通過(guò)砂鑄壓鑄和離心鑄造技術(shù)對(duì)Al C355.0的力學(xué)表征和顯微組織分析【中文2700字】【PDF+中文WORD】

通過(guò)砂鑄壓鑄和離心鑄造技術(shù)對(duì)Al C355.0的力學(xué)表征和顯微組織分析【中文2700字】【PDF+中文WORD】,中文2700字,PDF+中文WORD,通過(guò)砂鑄,壓鑄和離心鑄造技術(shù)對(duì)Al,C355.0的力學(xué)表征和顯微組織分析【中文2700字】【PDF+中文WORD】,通過(guò),壓鑄,離心,鑄造,技術(shù),Al,C355,力學(xué) 【中文2762字】AMMMT 2016通過(guò)砂鑄，壓鑄和離心鑄造技術(shù)對(duì)Al C355.0的力學(xué)表征和顯微組織分析Santosh M V *，Suresh K R，Kiran Aithal S印度卡納塔克邦班加羅爾NMIT機(jī)械工程系摘要在這項(xiàng)研究中，研究了鋁合金C355.0的力學(xué)性能用于砂鑄，壓鑄和離心鑄造技術(shù)。采用PC2000軟件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)等力學(xué)性能測(cè)試，并進(jìn)行布氏硬度試驗(yàn)。觀察到壓鑄與砂和離心鑄件相比具有良好的拉伸和硬度性能。使用具有Clemax圖像分析儀的Nikon Microscope LV150進(jìn)行微結(jié)構(gòu)分析。從觀察壓鑄件的硅分布均勻。使用滑動(dòng)磨損試驗(yàn)研究的合金的磨損行為。在所有鑄件中發(fā)現(xiàn)了良好的磨損比磨損率，但在20N負(fù)荷下的壓鑄中觀察到了最好的磨損率。關(guān)鍵詞：壓鑄;砂模鑄造;離心鑄造;機(jī)械和滑動(dòng)磨損性能。1.簡(jiǎn)介鋁質(zhì)輕，強(qiáng)度高，是汽車和航空航天工業(yè)中的重要金屬。一般純鋁不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此，它們與硅，銅，鎂等許多金屬合金化，以提高鋁的強(qiáng)度等性能，其中Al-Si-Cu-Mg合金系統(tǒng)就是其中之一。 Al-Si-Cu-Mg系由于具有優(yōu)異的鑄造性和機(jī)械性能，是工業(yè)中使用最多的合金族。應(yīng)用從航空航天到汽車到家庭工業(yè)。所以這個(gè)合金系在其中一個(gè)合金C355.0是非常重要的。主要的合金成分是硅和銅，硅含量的增加會(huì)增加合金的硬度系統(tǒng)和增加銅強(qiáng)度（產(chǎn)量和最終）增加1-10,13。隨著載荷和滑動(dòng)距離的增加，體積損失增加，但滑動(dòng)距離的摩擦系數(shù)不變，而摩擦系數(shù)隨著滑動(dòng)距離的增加而減小11,12。在本文中，試圖比較一般在重力鑄造，砂鑄等行業(yè)中使用的不同鑄造技術(shù)的機(jī)械特性。另外，由于在汽車工業(yè)中摩擦磨損起著重要作用，滑動(dòng)磨損行為也被分析。2.材料表1中示出了鋁合金C355.0的化學(xué)成分。鋁的特性如表2所示。鋁具有FCC晶體結(jié)構(gòu)，晶格參數(shù)a = 0.405nm，原子半徑R = 0.143nm。鋁C355.0是一種亞共晶合金，因?yàn)閣t。的硅小于12。表1 C355.0合金的化學(xué)組成，wt。元素wt。銅1.32鎂0.34硅5.05鐵0.15錳0.01倪0.02鋅0.01鉛0.01錫0.01銻0.01其他（合計(jì)）0.05鋁93.05表2鋁的性質(zhì)屬性值密度2.67克/CC3熔點(diǎn)557-613彈性模量72.4GPa泊松比0.333.方法3.1鑄造技術(shù)合金的制造是在三種鑄造技術(shù)中進(jìn)行的，即重力鑄造，砂鑄和離心鑄造。在石墨坩堝中將合金熔化至800。對(duì)于重力鑄造，使用直徑12mm高度為25mm的模具。在直徑12mm，高度15mm的砂型鑄造模具中澆注熔融金屬，得到鑄件。在離心鑄造中，獲得外徑60mm和高度120mm的圓柱體。3.2 微觀結(jié)構(gòu)研究通過(guò)使用220,400,600和1000級(jí)紙對(duì)表面進(jìn)行蝕刻，并用Kellers溶液（即50H 2 O中的0.5HF）進(jìn)一步拋光來(lái)制備用于顯微結(jié)構(gòu)研究的表面。使用具有Clemex圖像分析儀的Nikon Microscope LV150觀察。3.3拉伸測(cè)試使用的張力計(jì)由直流伺服電機(jī)運(yùn)行，并配有PC2000軟件。根據(jù)ASTM E8標(biāo)準(zhǔn)，從所獲得的鑄件拉伸樣品進(jìn)行加工。尺寸為直徑6.25mm，標(biāo)距25mm，總長(zhǎng)50mm。3.4耐磨測(cè)試根據(jù)ASTM G99標(biāo)準(zhǔn)加工磨損試樣。干滑動(dòng)磨損試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行不同的負(fù)荷條件。直徑為10毫米，長(zhǎng)度為30毫米。表面用600等級(jí)的紙進(jìn)行蝕刻以符合調(diào)查中使用的銷盤裝置的標(biāo)準(zhǔn)。3.5 硬度測(cè)試使用負(fù)荷250kg-f，壓痕球直徑10mm的布氏硬度設(shè)備進(jìn)行硬度測(cè)試30秒。在行進(jìn)顯微鏡和BHN測(cè)量的表面上進(jìn)行壓痕，通過(guò)測(cè)量的壓痕計(jì)算。4.結(jié)果和討論4.1微觀結(jié)構(gòu)評(píng)估4.1.1鑄造在壓鑄中，硅顆粒在主相中均勻分布并且發(fā)現(xiàn)-Al基體。圖1顯示了所獲得的鑄態(tài)的未蝕刻表面。由于冷卻速度較快且均勻，所以枝晶尺寸和枝晶臂間距較小，如圖2所示。圖1 100X時(shí)壓鑄件的未腐蝕表面圖2在100X下壓鑄的Keller蝕刻表面。4.1.2砂模鑄造圖3顯示了砂鑄技術(shù)的未蝕刻表面。從圖4的觀察，黑點(diǎn)是鑄造過(guò)程中存在的孔隙和雜質(zhì)。從圖。從圖4可以看出，樹枝狀和樹枝狀間距很小。無(wú)花果的調(diào)查。圖4時(shí)發(fā)現(xiàn)-Al基體的固溶體和-Si的金屬間二次相。對(duì)于Cu濃度的變化，觀察到-Si相為大片狀，針狀和纖維狀析出物。由于存在硅針，所以會(huì)出現(xiàn)切口，從而降低機(jī)械性能。 圖3砂型鑄件在100X時(shí)的未腐蝕表面。圖4在100X的沙子鑄件的Kellers蝕刻表面。4.1.3離心鑄造圖中顯示了離心鑄造的孔隙率。5.硅在主相中分布不均勻。與-Al基體一起在第二相中形成大量的。由于存在硅針，所以會(huì)出現(xiàn)切口，從而降低機(jī)械性能。圖6中的黑點(diǎn)顯示散落的鎂。圖5 100X離心鑄造的未腐蝕表面。 圖6在100X離心鑄造的Keller刻蝕表面。4.2硬度測(cè)試圖7硬度測(cè)試通過(guò)測(cè)量在表面上制造的壓痕直徑來(lái)計(jì)算BHN。平均采取了三個(gè)縮進(jìn)，并顯示圖。 圖7.離心鑄造具有高的硬度，因?yàn)榕c4.3節(jié)所示的具有良好延展性的硬度最低的壓鑄相比，發(fā)現(xiàn)它具有延性4.3拉伸測(cè)試圖8顯示了制造的鑄件強(qiáng)度的變化。最好的強(qiáng)度是在重力鑄造中獲得，在離心鑄造中最差。硅的均勻分布和較少的雜質(zhì)和良好的鑄造工藝增加了強(qiáng)度，而孔隙度，離心鑄造中存在的氣孔強(qiáng)度最低。另一方面，在砂型鑄造多孔性方面，鑄造工藝不良，硅針的存在會(huì)造成缺口效應(yīng)，強(qiáng)度適中。試樣的伸長(zhǎng)率如圖2所示。 9.壓鑄工程極限強(qiáng)度比離心鑄造好57，砂鑄件47。圖8拉伸測(cè)試圖9樣品的伸長(zhǎng)率4.4 磨損測(cè)試無(wú)論在砂和離心鑄造中的負(fù)載如何，具體的磨損率保持恒定。滑動(dòng)距離為2500m，滑動(dòng)速度為763rpm，10min，軌道直徑為100mm，磨損試驗(yàn)正常載荷為10N，20N，30N。圖10顯示了鋁C355.0的比磨損率。從圖10可以看出，具體的磨損率隨著載荷的增加而降低。圖10比磨損率5.結(jié)論從對(duì)鑄造技術(shù)的調(diào)查得出如下結(jié)論：顯微組織的評(píng)估表明，在鑄造過(guò)程中，細(xì)小的共晶硅分散在枝晶間區(qū)域，合金元素在鋁固溶體中細(xì)化析出。在砂和離心鑄造方法中發(fā)現(xiàn)了分散在樹突間區(qū)域的針。壓鑄件的最低硬度為74HB，砂型鑄件的最低硬度為53HB。離心鑄造69HB具有良好的硬度。工程應(yīng)力為212MPa時(shí)，使用壓鑄法得到的Al C355.0的強(qiáng)度最好。與砂和離心鑄造相比，鑄造比具有良好的比磨損率。具體磨損率隨著負(fù)載的增加而減小?？偟膩?lái)說(shuō)，最好的鑄造方法是壓鑄，具有良好的強(qiáng)度和耐磨性。即使在大批量生產(chǎn)的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)用于制造模具的初始成本高，壓鑄也是有利的。6.致謝我們感謝印度班加羅爾Nitte Meenakshi技術(shù)研究所的負(fù)責(zé)人和管理人員H.C.Nagaraj博士在研究所的激勵(lì)和提供研究設(shè)施。參考文獻(xiàn)1.Zren，M.（2005）。銅和硅含量對(duì)Al - Cu - Si - Mg合金力學(xué)性能的影響，169,292-298。 http:/doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.03.0092.Labisz，K.，Krupiski，M.，Dobrzaski，L.A。（2009）。 Al-Si-Cu合金的相形態(tài)和分布，37（2），309-316。3.Elmadagli，M.，Perry，T.，Alpas，A.T。（2007）。 Al - Si合金組織與耐磨性關(guān)系的參數(shù)研究，262,79-92。 http:/doi.org/10.1016/j.wear.2006.03.0434.Dwivedi，S.P。，Sharma，S.，Mishra，R.K。（2014）。先進(jìn)材料A356鋁合金和應(yīng)用 - 審查，4（2），81-86。-5.F Czerwinski，S.K Shaha，W.Kasprzak，J.Friedman和D.L.陳（2016）。過(guò)渡金屬Zr，V和Ti改性的Al-Si-Cu-Mg鑄造合金的時(shí)效特性，012031. http:/doi.org/10.1088/1757-899X/117/1/0120316.Kasprzak，W.，Czerwinski，F(xiàn).，Niewczas，M.，Chen，D.L。（2015）。航空航天應(yīng)用的Al和Mg鑄造合金的硬度保持和相變相關(guān)，24（3月），1365-1378。 http:/doi.org/10.1007/s11665-015-1392-67.Wierzbiska，M.，Sieniawski，J.（2006）。共晶硅晶體的形態(tài)對(duì)AlSi5Cu1合金力學(xué)性能和解理斷裂韌性的影響，14（1），31-36。8.G. 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