大高径（厚）比锌铝合金铸件挤压铸造工艺技术研究

论文摘要

本文以ZA27合金为研究对象，通过系统工艺试验得出大高径（厚）比铸件挤压铸造的工艺参数。并采用正交试验方法分析了大高径（厚）比铸件挤压铸造工艺参数对ZA27合金力学性能影响的显著性水平，确定了适合于大高径（厚）比（H／D=7）ZA27合金铸件挤压铸造工艺参数范围：比压为750MPa，铸型温度为170℃～200℃，浇注温度为600℃～630℃，保压时间为45s左右。在适宜的工艺参数条件下，大高径比ZA27合金铸件的各项力学性能可达到：抗拉强度σb≥420MPa，伸长率δ5≥12％，硬度HBS≥130。研究了热处理工艺对ZA27合金组织及性能的影响。适当热处理工艺使ZA27合金的组织更加均匀，经过320℃×8h水淬+180℃×6h热处理，可使合金获得良好的综合力学性能。研究了挤压铸造锌铝合金的显微组织、力学性能、临界比压及压力分布等问题之间的相互关系。挤压铸造工艺可使大高径（厚）比ZA27合金铸件的偏析有所改善，使铸件成分分布更加均匀，并探讨了压力对锌铝合金凝固特性的影响，研究了冷却过程对ZA27合金晶粒尺寸的影响。考察了挤压铸造工艺参数对大高径（厚）比ZA27合金强度、伸长率、硬度的影响规律，分析了大高径（厚）比挤压铸件不同部位性能差异的根本原因，探讨了提高大高径比铸件力学性能均匀性的途径。深入分析了大高径（厚）比ZA27合金铸件内部压力分布规律，建立了有效压力，临界比压的数学表达式。研究了挤压铸造ZA27合金摩擦磨损性能和影响因素，结果表明挤压铸造ZA27合金在较低滑动速度和较大载荷时，其摩擦系数较低，磨损量较小，其摩擦磨损性能很好。并探讨了热处理工艺对ZA27合金摩擦磨损性能的影响，合适的热处理工艺可使ZA27合金获得良好的摩擦磨损性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 挤压铸造工艺及其特点
• 1.1.1 挤压铸造的分类
• 1.1.2 挤压铸造的工艺特点
• 1.1.3 挤压铸造工艺的传热特点
• 1.1.4 挤压铸造工艺参数
• 1.1.5 机械压力作用下合金凝固的热力学特点
• 1.1.6 压力对凝固与结晶过程的影响
• 1.2 锌铝合金的性能
• 1.2.1 锌铝合金的成分特点
• 1.2.2 锌铝合金的凝固特性
• 1.2.3 锌铝合金性能的研究
• 1.2.4 提高锌铝合金性能的途径
• 1.3 锌铝合金挤压铸造研究和应用现状
• 1.3.1 锌铝合金国内外应用概况
• 1.3.2 锌铝合金研究趋势
• 1.4 研究内容和方案
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 拟采取的研究方法
• 1.4.4 创新之处
• 第二章 实验材料、设备及实验过程
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器及设备
• 2.3 实验所用模具
• 2.4 实验过程
• 2.4.1 合金熔炼
• 2.4.2 挤压过程
• 2.4.3 力学性能测试
• 2.4.4 组织观察与差热分析
• 2.4.5 热处理实验
• 2.4.6 摩擦磨损实验
• 第三章 工艺参数对大高径（厚）比锌铝合金铸件力学性能的影响
• 3.1 挤压铸造工艺参数对大高径（厚）比ZA27合金铸件力学性能的影响
• 3.1.1 高径（厚）比的影响
• 3.1.2 比压的影响
• 3.1.3 铸型温度的影响
• 3.1.4 浇注温度的影响
• 3.1.5 保压时间的影响
• 3.2 热处理工艺对大高径比ZA27合金铸件力学性能的影响
• 3.3 锌铝合金挤压铸造工艺优化设计
• 3.3.1 挤压铸造工艺正交试验优化
• 3.3.2 最佳挤压铸造工艺参数的确定
• 3.3.3 利用神经网络优化挤压铸造工艺
• 3.4 本章小结
• 第四章 大高径比铸件力学性能均匀性的研究
• 4.1 大高径比ZA27合金铸件力学性能特点
• 4.1.1 铸件不同部位的力学性能
• 4.1.2 铸件不同部位的组织分析
• 4.2 大高径（厚）比铸件力学性能不均匀产生机制
• 4.2.1 大高径比铸件轴向压力的分布
• 4.2.2 大高径比铸件临界挤压力的解析解
• 4.2.3 热力耦合法模拟铸件压力分布
• 4.3 本章小结
• 第五章 挤压力对铝锌合金显微组织的影响
• 5.1 挤压铸造锌铝合金冷却曲线和差热分析曲线的测试
• 5.1.1 冷却曲线测试方案的确定
• 5.1.2 冷却曲线
• 5.1.3 差热分析
• 5.2 挤压力对ZA27合金组织形貌和成分的影响
• 5.2.1 不同挤压力作用下ZA27合金组织形貌特点
• 5.2.2 挤压力对ZA27晶间共晶体的影响
• 5.2.3 挤压力对ZA27合金元素分布的影响
• 5.2.4 挤压力对ZA27合金断口形态的影响
• 5.3 冷却过程对ZA27合金晶粒尺寸的影响
• 5.3.1 DTA曲线峰高与ZA27合金晶粒尺寸的关系
• 5.3.2 凝固开始温度对ZA27合金晶粒尺寸的影响
• 5.3.3 冷却速度对ZA27合金晶粒尺寸的影响
• 5.4 热处理工艺对ZA27合金组织的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 锌铝合金摩擦磨损性能分析
• 6.1 摩擦参数对ZA27合金摩擦磨损性能的影响
• 6.1.1 载荷对摩擦磨损性能的影响
• 6.1.2 滑动速度对摩擦磨损性能的影响
• 6.1.3 摩擦副对摩擦磨损性能的影响
• 6.1.4 润滑条件对摩擦磨损性能的影响
• 6.1.5 温度对摩擦磨损性能的影响
• 6.1.6 磨粒粒径对磨损性能的影响
• 6.2 热处理工艺对摩擦磨损性能的影响
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 一、在学期间取得的科研成果
• 二、在学期间发表的相关科研论文
• 致谢