S-Car動轉(zhuǎn)殼體的Sr變質(zhì)處理及鑄造工藝設(shè)計(jì).pdf

1、S-Car鑄件是寧波博力汽車零部件有限公司接受并已投入生產(chǎn)的汽車動力轉(zhuǎn)向器殼體項(xiàng)目。本文通過Sr變質(zhì)使合金滿足鑄件力學(xué)性能要求，結(jié)合合理的鑄造工藝設(shè)計(jì)及澆注過程計(jì)算機(jī)輔助模擬，共同保證S-Car鑄件的質(zhì)量。
　　AlSi10Mg(Cu)因具備良好的綜合性能，常用于重力鑄造殼體件的生產(chǎn)。但是由于其顯微組織中片狀粗大共晶硅對α(Al)基體的割裂作用，導(dǎo)致AlSi10Mg(Cu)合金的塑能性較差，不滿足S-Car零件的性能要求。生產(chǎn)中通

2、常利用Sr變質(zhì)改變Al-Si合金的顯微組織形貌，提高塑性。考慮到目前關(guān)于Sr的變質(zhì)作用機(jī)理尚存在爭議，而且對于不同牌號的合金，Sr變質(zhì)工藝不同，為了指導(dǎo)生產(chǎn)，本文研究了Sr變質(zhì)在AlSi10Mg(Cu)金屬型鑄造中的變質(zhì)作用和變質(zhì)行為。通過試驗(yàn)，得出在700℃澆注溫度、20～25℃環(huán)境溫度、83％～89％相對濕度條件下，0.003％～0.07％(wt.％)Sr對AlSi10Mg(Cu)合金均具有變質(zhì)作用，能夠使片狀共晶硅變成細(xì)小纖維狀或

3、顆粒狀，是一種強(qiáng)效變質(zhì)劑;且隨著Sr含量的增加，纖維狀共晶硅斷裂得更細(xì)密;對應(yīng)于力學(xué)性能，AlSi10Mg(Cu)合金鑄態(tài)下的延伸率(Agt)也由1.42％提高到4.46％，強(qiáng)度亦有小幅度增加，未出現(xiàn)過變質(zhì)現(xiàn)象。對合金進(jìn)行XRD分析，未發(fā)現(xiàn)變質(zhì)前后物相組成發(fā)生變化。通過金相組織觀察和SEM面掃描分析，認(rèn)同Sr變質(zhì)的雜質(zhì)誘導(dǎo)孿晶理論，認(rèn)為Sr作為雜質(zhì)吸附于硅晶體臺階生長表面，誘導(dǎo)孿晶，使硅高度枝化生長，進(jìn)而促進(jìn)α(Al)相的形核和生長，使

4、α(Al)基體由典型的樹枝晶形貌變成柱狀晶，且二次枝晶間距變小。合金中少量的Mg也由于常與Si形成Mg2Si分布于晶界，所以Sr對Si的作用使得Mg2Si更加細(xì)小均勻，T6熱處理后彌散析出，顯著提高了強(qiáng)度，如Sr含量為0.04％時，T6熱處理之后屈服強(qiáng)度（Rp)由100.93Mpa（T6之前）增加到212.05MPa。
　　由于Sr和Al共同形成的氧化膜致密性差，Sr的加入能使AlSi10Mg(Cu)合金的含氫量增加，為了滿足鑄件

5、致密性的要求，Sr的含量不能超過0.0262％。在靜置保溫過程Sr含量衰減現(xiàn)象不明顯，而含氫量會增大，所以熔體保溫時間不宜過長，且Sr的衰減和吸氣現(xiàn)象均由氧化夾雜導(dǎo)致Sr的氧化引起，所以靜置等待澆注過程需保證鋁液不被攪動。考慮Al-10Sr中間合金在AlSi10Mg(Cu)熔體中重熔時Sr的燒損率為45％左右，最終的AlSi10Mg(Cu)金屬型鑄造中Al-10Sr的最佳加入量范圍（wt.％）為0.13％～0.37％。
　　對S-

6、Car鑄件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，設(shè)計(jì)鑄造工藝，最終采用了傾斜直澆道底注開放式澆注系統(tǒng)，并設(shè)置了側(cè)、項(xiàng)四個冒口補(bǔ)縮。利用Pro/E、MAGMASoft計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行模具型腔、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和澆注過程模擬，通過工藝參數(shù)的不斷優(yōu)化，確定澆注溫度為700℃，澆鑄時間為5～6s，模具溫度為400℃左右。
　　對AlSi10Mg(Cu)鋁液進(jìn)行精煉除氣的同時加入0.13％～0.37％（wt.％）的Al-10Sr中間合金變質(zhì)，靜置