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真空壓鑄預結晶組織及缺陷帶形成機理
作者: 發布于:2020-10-29 16:01:36 點擊量:3720

真空壓鑄是一種低壓充型、高壓凝固的反重力鑄造技術,由于在整個凝固過程中受到高壓場的作用,能夠獲得結構性能良好的鑄件。因此被廣泛應用于生產高質量復雜薄壁壓鑄件。

在高壓鑄造工藝中,一定溫度下的金屬液經定量澆注系統首先進入壓室中,經過慢速壓射及快速壓射兩個階段,金屬液在高速高壓下充填型腔,并最終凝固形成具有一定形狀的壓鑄件。近年來,國外學者基于冷室壓鑄工藝,提出了壓室預結晶ESCs (Externally Solidified Crystals,按原始英文可翻譯為“外部凝固晶體”。熔體在壓室中停留,特別是處于慢速壓射階段,由于接觸較冷的壓室壁及沖頭,熔體的過熱度散失較快,已達到初生相的形核及生長條件。研究表明,壓鑄壓室預結晶現象,不僅影響了壓鑄件組織中晶粒形貌及大小分布,使得壓鑄組織不均勻,從而直接影響壓鑄件力學性能;而且增大了壓鑄件中形成缺陷帶的可能性,導致孔洞缺陷及偏析現象,大大降低了壓鑄件的強度。關于上述ESCs理論,國內還少見相關研究的報道;雖然國外已開展相關研究工作,但對壓室預結晶組織的形成機理及在鑄件中的分布含量等仍缺乏系統和定量研究。另外,壓室預結晶組織對壓鑄件力學性能及斷裂失效的影響機制尚不明確。

缺陷帶是冷室壓鑄凝固組織中特有的組織特征,有別于其他鑄造工藝獲得的凝固組織,其形貌及分布較為復雜。針對缺陷帶的相關研究卻少見報道?,F有關于缺陷帶的研究主要集中在缺陷帶的組織表征及物相分析等方面,研究發現缺陷帶的形態及分布特征與氣縮孔、ESCs等存在一定的對應關系,然而其形成機理尚未明確和統一。

2020年(第十屆)中國壓鑄、擠壓鑄造、半固態加工年會上清華大學熊守美教授將帶來“真空壓鑄預結晶組織及缺陷帶形成機理”的報告。該報告將闡述高壓鑄造過程中,鑄件缺陷包括孔洞缺陷、預結晶組織及缺陷帶。真空壓鑄可以有效降低鎂、鋁合金壓鑄過程中的氣孔缺陷,真空壓鑄條件下壓鑄過程的預結晶組織及其相關的縮松缺陷及缺陷帶對鑄件性能取到決定性作用。研究了真空壓鑄工藝參數及模具設計對鎂、鋁合金預結晶組織、縮松缺陷及缺陷帶的影響影響規律,發現壓鑄過程預結晶組織聚集產生的網狀縮松及缺陷帶組織是影響真空壓鑄件力學性能的關鍵因素,提出了壓鑄過程缺陷帶的形成機制。研究了壓鑄過程預結晶組織的控制并提出了高真空、高速壓射及控制預結晶組織的優化真空壓鑄工藝。

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