工艺参数对铜合金半固态浆料组织的影响研究

论文摘要

当今世界,节能减排已成为各国家未来发展的重要工作。在电机制造过程中,电机工作效率的少量提高,不但可以节能；而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。半固态加工成形方法被称为是未来最有前途的加工成形方法之一,同时对比金属半固态触变成形方法,半固态流变成形方法具有工艺流程短,低能耗等优势,其关键环节是半固态浆料的制备。通过半固态流变成形方法,在不降低铜合金成型件强度、导电率等性能的情况下,可适当降低铜合金熔体的成型温度,减少铜合金熔体对成型模具的高温冲击,延长成型模具的使用寿命,有利于降低生产成本,对促进利用铜合金生产电机部件,提高电机的工作效率具有重要的影响意义。利用自行设计、研制的制备具有良好微观组织的半固态铝、镁合金半固态浆料的加工工艺-剪切低温浇注制浆工艺（简称LSPSF）,通过使用制浆设备进行了有关的试验,研究了制备铜-钙合金半固态浆料组织的影响因素及其作用规律。通过试验得出：合金熔体的浇注温度、转管的转动速度和转管的倾斜角度同时影响着转管对铜-钙合金熔体在凝固前期过程中的强冷作用和搅拌作用,决定着经过制浆浇注工艺后合金熔体的温度范围,从而最终决定半固态浆料的初生晶粒尺寸大小和微观形貌。只要正确选择合金的浇注温度、转管的转动速度和转管的倾斜角度等工艺参数范围,使通过转管的合金熔体的最终温度处于合金的液、固相线温度之间,便可以获得优良显微组织的半固态浆料。通过对比不同工艺参数的试验获得的半固态浆料试样,通过软件测量浆料的显微形貌和晶粒尺寸,初步确定获得优质铜合金半固态浆料的部分工艺参数范围,为下一步铜-钙合金进行成型提供良好的半固态浆料组织。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 铜合金概述
• 1.1.1 铜合金的分类
• 1.2 半固态成形技术概述
• 1.2.1 金属半固态成形技术的定义与分类
• 1.2.2 半固态加工方法的特点及应用范围
• 1.2.3 半固态浆料制备与流变成形技术
• 1.3 半固态浆料制备及流变加工方法研究现状
• 1.3.1 New Rheocasting（NRC）工艺
• 1.3.2 Semi-Solid Rheocasting（SSR）工艺
• 1.3.3 双螺旋流变注射成形（RDC）工艺
• 1.3.4 锥桶式半固态流变成形技术
• 1.4 课题研究的目的及主要内容
• 1.4.1 课题研究的目的
• 1.4.2 课题研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 剪切低温制浆工艺原理及试验方案
• 2.1 剪切低温制浆工艺原理及设备
• 2.2 试验材料、工艺流程及方案
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验流程
• 2.2.3 试验方案
• 2.2.4 浆料显微组织的观察及表征
• 2.3 本章小结
• 第3章 LSPSF制浆工艺对浆料组织的影响规律
• 3.1 LSPSF制浆工艺对浆料组织的影响规律
• 3.1.1 浇注温度对浆料微观组织的影响
• 3.1.2 转管转速对浆料微观组织的影响
• 3.1.3 转管倾角对浆料微观组织的影响
• 3.1.4 正交试验与结果
• 3.2 半固态制浆工艺参数的交互本质
• 3.3 本章小结
• 第4章 半固态浆料球晶组织形成机理的分析探讨
• 4.1 非枝晶组织形成的机理
• 4.1.1 枝晶根部熔断机制
• 4.1.2 枝晶臂破碎机制
• 4.1.3 抑制晶粒生长机制
• 4.2 剪切低温制浆工艺球晶组织形成的机理
• 4.2.1 合金熔体形核分析
• 4.2.2 自由晶组织形成分析
• 4.2.3 工艺参数对自由晶形成的影响
• 4.2.4 自由晶球化的机理分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 研究结论
• 5.2 尚需进一步研究的问题
• 5.3 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 Image-Pro Plus金相分析系统
• 攻读学位期间的研究成果