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AZ91镁合金调压铸造充型能力研究

【摘要】:调压铸造作为一种先进的铸造技术,具有多方面的优势。调压铸造技术的充型能力和凝固条件十分优越,有利于获得轮廓清晰并具有复杂微细结构的致密铸件。目前调压铸造技术已成功应用于航空类铝合金铸件的工程化生产,不仅获得十分优异的铸件冶金品质,而且实现传统铸造技术难以企及的铸件合格率。因此,调压铸造技术有可能成为生产大型复杂薄壁镁合金铸件的一种重要手段。针对调压铸造技术在镁合金薄壁铸件生产中的应用,研究调压铸造条件下镁合金的充型能力,为镁合金薄壁铸件生产提供科学依据显得尤为必要。 通过浇注镁合金薄板试样,将调压铸造技术与低压铸造、差压铸造和重力铸造技术的充型能力进行了对比,发现调压铸造能够提供最为优异的充型能力;分析表明,较低的型内反压是提高调压铸造充型能力的主要原因。 在调压充型负压凝固、低压铸造、差压铸造和重力铸造4种实验条件下浇铸力学试样,对比研究了不同条件下镁合金的组织形态和力学性能,发现调压充型负压凝固条件下能够获得优于重力铸造,且与低压铸造和差压铸造基本相近的抗拉强度和延伸率;而重力铸造试样的力学性能则对合金液的冶炼质量呈现出十分明显的依赖性。 采用调压充型负压凝固实验和凝固过程数值模拟相结合的方法研究了AZ91镁合金的尺度效应,分析了负压凝固条件下获得的试样组织、性能随试样直径的变化规律,发现随着铸件尺度的增加,金属液的冷却速率和温度梯度减小,凝固时间变长,晶粒尺寸增大,缩孔缩松缺陷增多,组织越来越疏松,抗拉强度和延伸率呈现下降趋势。 采用ProCAST铸造模拟软件对镁合金力学试样调压充型及凝固过程进行了模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证。结果表明,铸造模拟软件ProCAST可用于镁合金铸件调压充型和凝固过程的模拟,能够提供较为准确的流场、温度场等信息,实现缺陷及其位置的预测。

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