超声功率—凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响

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1、学校代码：10406分类号：TG211学号：120080503009南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响硕士研究生：李成导师：严青松教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学EffectofsynergybetweenultrasoundpowerandsolidificationpressureonthemicrostructureofVacuumCounter-

2、PressureCastingaluminumalloyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingEngineeringbyLiChengUndertheSupervisionofProf.YanQingsongSchoolofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要真空差压铸造是一种在真空下充

3、型、高压下结晶的反重力铸造工艺，具有良好的充型和凝固力学条件，对生产大型复杂薄壁铝合金铸件具有较大优势，而超声处理技术对铝合金组织的均匀细化有着显著效果。结合真空差压铸造和超声熔体处理技术的特点及优势，研究超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织影响，为进一步提高大型复杂薄壁铝合金铸件的质量提供新思路。通过在真空差压铸造设备上引入超声熔体处理装置，研究超声功率-凝固压力协同作用对真空差压铸造铝合金微观组织的影响，探索超声功率、凝固压力及其协同作用对ZL114A铝合金铸件的微观组织形态及其二次枝晶

4、间距的影响机理和规律。实验结果表明，在超声功率-凝固压力协同场中，超声功率和凝固压力均对真空差压铸造铝合金微观组织有着较大影响，其中凝固压力对铝合金微观组织的影响一直占主导作用，但是随着超声功率的增加，凝固压力对铝合金微观组织影响程度缓慢下降；当超声功率为600W时最佳，并且随着凝固压力越大，铝合金微观组织转变成的等轴晶及其粒状晶数量增多，微观组织尺寸和二次枝晶间距也更加细小；超声功率-凝固压力协同作用对不同部位的铝合金微观组织的作用效果存在差异，铝合金铸件组织枝晶尺寸和二次枝晶间距从距离工具头底部开始逐渐减

5、小，然后增大，距离超出试样中间部位时，又开始逐渐减小；建立了超声功率-凝固压力协同作用于真空差压铸造直径12mm铝合金时，其二次枝晶间距与SDAS超声功率U及凝固压力P的数学关系模型：1235262631.727.0110P6.9610U9.0910P5.2110U1.0410PUSDAS111建立了超声功率-凝固压力协同作用于真空差压铸造铝合金时，在凝固阶段作用于金属液补缩流的总驱动力F的数学表达式：总232DV12KLuB0F2BBKPBLg总

6、3213(1BMkx)C作用于凝固阶段补缩流的总驱动力F越大，铝合金微观组织生产等轴晶及粒总状晶越多，其微观组织也更加均匀细化。该研究结果为生产大型复杂薄壁铝合金精密铸件提供新的途径，为超声功率-凝固压力协同作用于真空差压铸造铝合金工艺技术将来的推广和应用奠定理论和技术基础。关键词：真空差压铸造，超声功率，凝固压力，铝合金，微观组织IAbstractVacuumCounter-pressureCasting(VCPC)isakindofadvancedprecisionformingmethodofthe

7、anti-gravityinwhichthefillingareatlowcounter-pressureandthesolidificationareathighpressure,ithasgoodfillingandsolidificationmechanicalconditions,andhasahugeadvantagetoproducethelargecomplexthin-walledaluminumalloycastings,Thepowerultrasonicvibrationhasabige

8、ffectonthemicrostructurealuminumalloy.ThroughcombiningthecharacteristicsandadvantagesofVCPCandpowerultrasonicvibration,studyontheeffectofsynergybetweenultrasoundpowerandsolidificationpressureonthemicro