航空用Stellirel合金铸件的开发研制

本文通过对航空用Stellitel合金铸件的铸件模型设计及感应炉熔炼工艺的探索，为高温合金系列中的钴基合金铸件的开发生产提供了参考。

TiAl合金铸件的热处理组织调控机制

TiAl合金铸态组织粗大,致使其铸件强度低、塑性差,必须通过热处理细化铸态组织。利用OM和SEM研究了Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸件不同热处理组织演变规律,优化制定了双态和近片层组织热处理工艺,实现了晶粒细化,揭示了细化机理。结果表明,1185℃/6 h/炉冷双态组织热处理和1185℃/6 h/炉冷+1330℃/0.25 h/炉冷近片层组织热处理可分别将铸态组织晶粒尺寸细化75.51%和40.21%。双态组织热处理晶粒细化机制是在片层团晶粒内部析出大量γ晶粒打断原始粗大的片层团晶粒,γ晶核在片层团晶粒内形核来源于Al元素偏析和γ片层连续粗化。近片层组织热处理晶粒细化机制是在α单相区短时保温时发生了γ→α转变,破坏了原始粗大的片层团晶粒。等轴γ晶粒对α晶粒长大有钉扎作用,使得冷却后形成的片层团晶粒尺寸较小。

基于旋涡传感的镁合金压铸件表面微观缺陷检测

针对镁合金铸件表面微观形态变化较小,砂眼和毛刺等缺陷视觉特征表现不明显,导致人工检测难度较高的问题,提出基于旋涡传感的镁合金压铸件表面微观缺陷检测方法。将长时间磨损和外力加持两种情况下引起镁金属能量强度变化作为下一步检测的参照,利用旋涡传感技术在被测铸件周围设置带有交流电的线圈磁场,根据铸件表面金属参数调节旋涡传感密度,识别到铸件表面出现与线圈磁场相反方向磁场力时,即完成精准检测。结果表明,所提方法不同提离距离下,砂眼铸件缺陷最大镁金属能量强度为363 MJ和360 MJ,毛刺铸件缺陷最大镁金属能量强度为270 MJ和300 MJ。验证了所提方法可以准确检测镁合金压铸件表面裂纹和凹陷缺陷。

铝镁合金铸件针孔和偏析缺陷特点及分析

对铝镁合金铸件疏松、偏析类缺陷种类、形成机理及其安全使用风险进行了系统的分析,通过X射线、电镜扫描观察铸件不同程度的疏松、偏析组织的微观形貌,并结合力学性能、化学成分检测数据分析评估各类型缺陷对产品使用性能的影响,指出铝镁合金铸件疏松、偏析缺陷安全使用的判定方法,为产品的检测和质量保证提供参考。

钛合金铸件夹杂类缺陷产生原因分析及对策

钛合金具有优异的性能,在航空航天领域具有广阔应用市场。铸造为钛合金成型提供了一种低成本的净近成型技术,然而夹杂是钛合金铸件成型过程中一类严重的缺陷,对钛合金铸件的内部质量及力学性能有很大影响。介绍了钛合金铸件常见的夹杂缺陷种类,分析了钛合金铸件夹杂产生的原因,并总结了易产生夹杂缺陷的部位。为防止夹杂类缺陷产生,提出了原材料及熔炼质量控制、造型及浇注工艺控制、铸件结构及铸造工艺优化等多方面的解决措施。通过这些举措,可以有效解决钛合金铸件夹杂问题,降低铸件生产成本,提高产品质量。

ZTC4钛合金铸件在人工海水中的电偶腐蚀行为

钛合金铸件在铸造过程中不可避免的产生夹渣、气孔和缩孔等内部缺陷,在缺陷挖除后采用TIG焊修复,形成与母材相异的焊接和热影响区组织。从ZTC4钛合金铸件的母材、焊接和热影响区等部位切取偶联试样和对比试样,在人工海水中进行电偶腐蚀和全浸腐蚀试验,测量电偶电流、腐蚀电位以及失重和腐蚀速率,同时进行金相组织和表面氧化层检测。结果表明,ZTC4钛合金铸件母材、焊接及热影响区的组织和表面氧化层厚度有较大差异,腐蚀电位相近,电偶电流接近0,失重和腐蚀速率很小,相互之间无明显电偶腐蚀倾向,具有良好的耐腐蚀性;表面粗糙度不影响腐蚀电位和腐蚀速率;表面氧化层具有较强钝化和自愈能力,遭破坏后可迅速修复,无明显腐蚀迹象。

ZTC4钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊工艺研究

铸造钛合金比重小、比强度高、高低温力学性能好,是一种优良的铸件结构材料,广泛用于航空航天用发动机关键部件和飞机机身结构件的制造。但在ZTC4钛合金整体精铸铸件中存在气孔、夹杂、裂纹等诸多缺陷,且在热等静压后存在需补焊凹陷。故研究钛合金精铸件铸造缺陷的氩弧焊补焊排除技术有重要意义。通过焊接工艺试验,优化焊接工艺参数和焊前-焊后热处理工艺,调整焊缝的组织和应力状态,确定最佳焊接工艺参数,以避免在焊缝凝固过程形成较大的应力集中。结果表明:补焊次数对接头的室温拉伸和冲击性能的影响不大,焊前预热和焊后热处理可以有效地降低焊接接头残余应力,防止补焊裂纹的出现。

Al-Si合金大型薄壁铸件抗变形工艺研究

使用Novacast软件模拟了铸件充型和凝固过程,采用3DP砂型打印机生产砂芯,在差压设备炉中进行熔炼浇注。由于舱体内部无凸台及环筋,在铸造及热处理过程中容易发生热变形,针对该问题修改工艺方案,在舱体外表面增加防变形环,防止铸件整体发生扭曲,对铸件增加防变形环状态进行模拟仿真,确保铸件内部质量符合要求,增加防变形工装后,内腔尺寸变形量控制在±0.5 mm,铸件尺寸得到保证,解决了该大型薄壁铝硅合金铸件铸造及热处理变形问题。

陶瓷型芯对含内腔钛合金铸件尺寸和质量的影响

针对某环形钛合金铸件的狭窄U形槽结构,开展基于外置陶瓷型芯的铸件成形工艺研究,设计长短不同结构的专用陶芯,分析其对铸件尺寸与冶金质量影响,选取外置长陶芯的铸件观察关键位置成形质量以及界面反应α层分布。结果表明:在不影响铸件整体质量的情况下,采用外置陶芯的方法,U型槽内部铸瘤的风险由70%以上降至5%以下。放置长陶芯时,与陶芯接触的内壁面收缩量由-0.05 mm变为+0.08 mm,轮廓度均为正值,更贴合设计,整体壁厚减薄0.1 mm,径向收缩率增大约3.33%。长陶芯搭接的U型槽中α层仅分布在最底层与临近区域,厚度不超过400μm,长陶芯的双侧接触区α层几乎消失,与不放置陶芯或放置短陶芯相比,将长陶芯放置在特定的窄U型槽中铸件质量更好。

铝合金压铸件国内外射线检测评定标准对比与分析

铝合金压铸件是压铸铝合金在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔,并在压力下成形和凝固而获得的铸件。压铸铝合金在压铸过程中容易产生气孔、冷隔、缩孔、夹杂物等缺陷。射线检测技术是检测铝合金压铸件质量的常用手段,但铝合金压铸件因其特殊的成型工艺,导致其缺陷评定标准区别于一般铝合金铸件。本文对铝合金压铸件的国内外射线检测评定标准进行了概述和解读,并进行了分析和比较,旨在为使用者更好的选取和使用评定标准。

基于3D打印蜡模的钛合金铸件质量控制及工艺优化

3D打印技术关注度日增,制造业内的发展潜力不可估量。针对3D打印制造钛合金零件过程中易现的尺寸偏差、表面粗糙等问题,通过实验研究,推出了一项基于蜡模的质量控制处理及工艺优化方法。首先,用3D打印技术创建蜡模,接着采用蜡模进行砂型铸造。这样一来,就可规避直接使用3D打印制造金属零件可能出现的问题。根据实验结果,此种制造方式能有效提升铸件品质,减少尺寸差异,提升表面处理效果。基于蜡模,熔模铸造的工艺流程得以进一步改良,涵盖了温度管理和冷却速率等方面,以期提升铸件的内在属性指标,如机械性能及微观构造等。以此研究为基础,我们期望能推动3D打印与传统铸造工艺的结合,为复杂零件的制造提供新的解决方案,同时提高产品的质量和生产效率。

汽车铝合金压铸件高效精密加工工艺研究

轻量化是汽车发展的重要趋势,铝合金压铸件因高强度、轻质的特点被广泛地应用于汽车零部件制造中。但铝合金压铸件存在表面质量差、加工变形大等问题,在一定程度上限制了汽车轻量化效果,因此开发高效精密的铝合金压铸件加工工艺至关重要。该文分析汽车铝合金压铸件加工影响因素,阐述汽车铝合金压铸件加工存在的问题,探讨汽车铝合金压铸件高效精密加工工艺,从而促进汽车铝合金压铸件加工质量的提升。

铝合金压铸件切边废料回收熔融装置研究

针对铝合金压铸件切边废料高效回收利用难的问题,对熔融装置进行设计和优化,能达成废料高效熔融和质量控制的目的。这需要利用结构创新和技术提升明显提高熔融效率,保障操作安全。试验数据证明,优化熔融装置能显著提高废料回收率,对铝合金压铸行业绿色生产具有强大的技术支撑。熔融装置应用于铝合金压铸行业的巨大潜力,能对该产业的可持续发展起到积极的推动作用。

“中国镁铝合金超大铸件研发中心”成立

近日,“汽车轻量化”专家成果分享主题活动在中国·重庆国家级专家服务基地成功举办。由中国工程院院士潘复生领衔,汽车行业和材料领域的权威专家、高校学者和产业专家们齐聚一堂,论道“汽车轻量化”;镁合金一体化超大压铸件最新成果在活动中亮相;重庆大学、宝武镁业、重庆美利信三方签约成立“中国镁铝合金超大铸件研发中心”。

基于ABAQUS模拟淬火对6061-T6铝合金铸件残余应力的影响

利用ABAQUS有限元分析软件对6061-T6铝合金汽车前纵梁加强板的淬火过程进行数值模拟。结果表明:铝合金铸件的Mises残余应力峰值随淬火温度的升高逐渐降低,80℃水淬后高残余应力区应力相差最大为22 MPa;S11横向残余应力峰值随淬火温度的升高先升高后降低,80℃水淬后高残余应力区应力相差最大为60 MPa;S33纵向残余应力峰值随淬火温度的升高而降低,80℃淬火后高残余应力区应力整体明显下降。此外,80℃水淬后S11和S33残余应力实测值与模拟值基本吻合,因此,在生产实践中该铝合金铸件应在80℃水淬。

基于RetinaNet-AACIDD的铝合金铸件X-ray图像缺陷检测方法

为了解决铝合金铸件X射线图像噪声多、缺陷背景复杂,缺陷较难检测的问题,制作了一个含有14640张准确标注的大型铝合金铸件内部X射线图像缺陷数据集ALU-Xray,提出一种基于深度学习的缺陷检测算法RetinaNet-AACIDD(RetinaNet for aluminum alloy casting internal defect detection)。通过加入由通道注意力模块C-Block和空间注意力模块S-Block组成的混合注意力模块CS-Block,有效降低了噪声、背景等无关信息对检测精度的干扰,并通过多尺度特征融合模块,完成了深层语义信息的向下传递,结合多尺度特征预测和基于改进的聚类算法重新设计的锚框,使得模型对气泡、裂纹等尺度较小的缺陷和复杂背景下的疏松、缩孔等缺陷的检测精度显著提升。

《通用铸造碳钢和低合金钢铸件》国家标准解读

《通用铸造碳钢和低合金钢铸件》(GB/T 40802-2021)是我国首次制定的通用铸造碳钢和低合金钢铸件的国家标准。介绍了标准的编制背景、技术要求、试验方法、检验规则等相关规定,便于该标准的推广应用。该标准的制定为制造、使用通用铸造碳钢和低合金钢铸件提供了技术保证,有助于推动通用铸造碳钢和低合金钢铸件的标准化,对钢铁、有色金属等行业铸件的选用有积极的指导意义。

铸造镁合金凝固过程数值模拟研究进展

镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程,可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共晶凝固组织模拟,偏析、气孔和热裂等缺陷模拟,以及力学性能预测等方面的研究现状,简要介绍了近两年在铸造镁合金成形工艺模拟方面的研究进展。最后,指出了当前铸造镁合金数值模拟研究存在的问题及发展方向。

轻合金凝固技术专题评述

以轻合金代替传统的钢铁材料是汽车节能减排的重要途径之一,对提高车辆的续航里程和效率具有重要意义。航天器“为减轻每1 g重量奋斗”(卫星发射,节省1 kg重量将降低费用2万美元),因此轻量化也是航空航天装备发展的永恒主题。铝合金和镁合金具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和成形性,广泛应用于汽车车身、火箭箭体、导弹壳体、飞机机翼等部件,其轻量化效果显著。高性能轻合金复杂构件常用的成形方式有低压铸造、压铸和挤压铸造等。在过去的几十年里,人们对合金的成分、工艺、微观组织和性能之间的关系开展了系统、深入的研究,极大地推动了铝、镁合金的发展和轻量化应用。但铝、镁等合金铸造工艺复杂、影响因素众多,易产生各种铸造缺陷,如何生产出结构复杂、性能优异的优质铸件仍是一个长期的挑战。

ZM6镁合金薄壁油管类铸件冷隔缺陷的消除研究

镁合金因结晶温度范围大、流动性差,薄壁件在浇注过程中易出现冷隔、浇不足缺陷。以ZM6镁合金薄壁油管类铸件为研究对象,在研究过程中利用ProCAST软件模拟,通过调整浇注温度、增设排气孔等方式,最终解决产品冷隔、浇不足缺陷,提高了成品率。