鋁合金液態(tài)模鍛件偏析行為的研究.pdf

1、為了研究液態(tài)模鍛零件的溶質(zhì)元素偏析規(guī)律，首先從零件的結(jié)構(gòu)人手，設(shè)計(jì)了包含直接液態(tài)模鍛和間接液態(tài)模鍛兩種模鍛方式的液鍛零件，研究溶質(zhì)元素偏析的區(qū)域效應(yīng);然后設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)單一的螺旋線試樣，研究了溶質(zhì)元素偏析的流程效應(yīng);最后研究了稀土元素對(duì)溶質(zhì)元素偏析的影響。
　　采用正交試驗(yàn)方法研究了澆注溫度、擠壓壓力、擠壓速度和冷卻速度等液態(tài)模鍛工藝參數(shù)對(duì)Si、Mg、Cu、Fe元素偏析的影響規(guī)律，以及工藝參數(shù)交互作用對(duì)各個(gè)區(qū)域溶質(zhì)元素偏析的影響。得到

2、了如下結(jié)論:
　　在間接液態(tài)模鍛熱節(jié)區(qū)域，對(duì)Si元素和Mg元素偏析影響最顯著的因素是澆注溫度;對(duì)Cu元素和Fe元素偏析影響最顯著的因素是冷卻速度。液態(tài)模鍛工藝參數(shù)間的交互作用對(duì)溶質(zhì)元素偏析的影響較小。隨著澆注溫度的升高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高，成分偏析程度會(huì)減小;隨著擠壓壓力的提高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)逐漸降低，成分偏析程度會(huì)增大;隨著擠壓速度的升高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)不斷地升高，成分偏析程度會(huì)減小;隨著冷卻速度的提高，溶質(zhì)

3、元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)逐漸增大，偏析程度會(huì)減小。
　　激冷區(qū)域分為上激冷區(qū)域和下激冷區(qū)域。在上激冷區(qū)域，Si元素偏析影響最顯著的因素是擠壓壓力，Mg元素偏析影響最顯著的因素是澆注溫度，Cu元素偏析的顯著影響因素是擠壓速度，F(xiàn)e元素偏析影響最顯著的因素是擠壓壓力與冷卻速度的交互作用。在下激冷區(qū)域，Si元素偏析影響最顯著的因素是擠壓壓力，Mg元素偏析影響最顯著的因素是擠壓速度與冷卻速度的交互作用，F(xiàn)e元素和Cu元素偏析的顯著影響因素是澆注溫

4、度。不同溶質(zhì)元素偏析的主要影響因素不同。其原因是由于激冷區(qū)域的冷卻條件、合金元素含量元素平衡分配系數(shù)和合金液相流動(dòng)等因素造成的。
　　在直接液態(tài)模鍛熱節(jié)區(qū)域，對(duì)Si、Mg、和Cu元素偏析最顯著影響因素是冷卻速度。對(duì)Fe元素偏析影響最顯著的因素是擠壓壓力與冷卻速度的交互作用。隨著擠壓速度的升高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)不斷的升高，成分偏析程度會(huì)減小;隨著冷卻速度的提高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)不斷減小，偏析程度會(huì)增大。對(duì)Si元素和Cu元素，

5、隨著擠壓壓力的提高，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)不斷降低，成分偏析程度會(huì)增大，而Mg元素和Cu元素卻相反。
　　研究了液鍛零件沿流程長(zhǎng)度方向上的溶質(zhì)元素偏析和合金組織的變化規(guī)律。高澆注溫度(710℃)時(shí)，在開放式流程時(shí)，流程長(zhǎng)度方向上Si元素與Mg元素有正偏析也有負(fù)偏析，螺旋線的開始端出現(xiàn)正偏析，中部為負(fù)偏析，到零件末端的時(shí)候又出現(xiàn)正偏析。在限阻式流程的情況下，整個(gè)流程范圍內(nèi)均為負(fù)偏析，而且溶質(zhì)元素的分布趨勢(shì)與開放式流程趨勢(shì)圖的前半部分基

6、本相似;螺旋線的開始端溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較高，隨著流程長(zhǎng)度的增大，溶質(zhì)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小。
　　低澆注溫度(630℃)時(shí)，在開放式流程時(shí)，整個(gè)流程長(zhǎng)度方向上Si元素與Mg元素為負(fù)偏析，而且溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨流程長(zhǎng)度增加而逐漸降低。在限阻式流程時(shí)，隨著流程長(zhǎng)度的增大，溶質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸升高然后才降低。
　　過熱度對(duì)流程長(zhǎng)度上成分偏析的影響較大。在高過熱度的情況下，流程長(zhǎng)度上溶質(zhì)元素偏析波動(dòng)較多;在低過熱度的情況下，流程長(zhǎng)度

7、上溶質(zhì)元素偏析波動(dòng)較少。合金液極限充型的情況下，合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布與流程長(zhǎng)度不存在緊密的聯(lián)系。
　　研究了稀土鉺元素加入后對(duì)溶質(zhì)元素偏析的影響，結(jié)果表明鉺元素的加入可以改變Al-Mg-Si合金中溶質(zhì)元素的界面分配系數(shù)，并且可以改變最后凝固位置合金元素的偏析類型和偏析程度。
　　在直接液態(tài)模鍛熱節(jié)區(qū)域，隨著稀土鉺元素加入量的增大，Si元素和Mg元素的偏析類型會(huì)從負(fù)偏析轉(zhuǎn)變?yōu)檎?但是稀土鉺元素加入對(duì)Cu元素和Fe元素的影