半连续铸造Al-12.5Si合金凝固过程中固液界面特征及微观组织

论文摘要

本文通过对Al-12.5Si合金半连续铸造过程中的在线测温,画出温度的冷却曲线和一阶微分冷却曲线,拟合出液穴形貌,并与宏观腐蚀后的真实液穴形貌进行对比分析。研究半连续铸造Al-12.5Si合金凝固过程固液界面特征及微观组织,寻找温度梯度、冷却强度对凝固过程中固液界面的影响及对微观组织的影响规律。（1）Al-12.5Si合金在较高的铸造速度条件下,温度梯度及冷却强度较小,合金的组织较好,初晶硅颗粒少且小,共晶组织呈珊瑚状；在较低的铸造速度条件下,温度梯度及冷却强度较大,合金的组织较差,初晶硅颗粒多且大,共晶组织主要呈板条状。（2）合金从边部到心部位置,温度梯度、冷却强度逐渐变小,初晶硅颗粒增多变大,共晶组织逐渐粗大。（3）在较低的温度梯度、冷却强度条件下合金心部半连续铸造凝固过程中共晶反应温度较低,共晶反应时间较长；较高的温度梯度、冷却强度条件下合金心部半连续铸造凝固过程中共晶反应温度较高,共晶反应时间较短。（4）Al-12.5Si合金的液穴拟合接近直线,底部呈平滑曲线；在较低的温度梯度及冷却强度条件下液穴较陡峭、深度较大,较高的温度梯度及冷却强度条件下液穴较平缓、液穴深度较小；由于铸造过程中冷却水给水量的不对称液穴相对于中心呈不对称分布,合金给水量较大的一侧的液穴要高于给水量较小的一侧。（5）α-Al枝晶的二次枝晶较为发达的一侧,二次枝晶臂间距较大,并在此侧出现三次枝晶,且三次枝晶向上发达生长；短小的α-Al枝晶在边部包围初生硅成晕状生长,在晕状组织周围的共晶组织呈板条状,共晶组织粗大；耐腐蚀区域中初晶硅数目很多,且颗粒很大,共晶组织形貌呈粗大板条状。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铝及合金概述
• 1.1.1 铝硅二元合金
• 1.1.2 Al-Si合金共晶的形成机制
• 1.1.3 共晶铝硅合金的性能
• 1.2 半连续铸造
• 1.3 半连续铸造过程中凝固理论
• 1.3.1 半连续铸造过程中凝固原理
• 1.3.2 形核与长大
• 1.4 铸造热分析
• 1.4.1 铸造热分析原理
• 1.4.2 冷却曲线分析的数学基础
• 1.4.3 傅立叶热分析法
• 1.4.4 铸造热分析技术的应用
• 1.4.5 铝硅合金热分析的发展动向
• 1.5 课题研究的内容、目的及意义
• 第2章 实验方法及内容
• 2.1 实验方案的制定
• 2.2 半连续铸造过程中在线测温
• 2.2.1 合金成分的选择
• 2.2.2 实验准备
• 2.2.3 测温实验
• 2.3 缓冷实验测温
• 2.4 分析、测试方法
• 2.4.1 合金微观组织观察
• 2.4.2 合金宏观组织观察
• 第3章 Al-12.5Si合金半连续铸造凝固过程固液界面特征分析
• 3.1 Al-12.5Si合金半连续铸造凝固过程中固液界面特征分析
• 3.1.1 不同铸造工艺条件下的温度冷却曲线及一阶微分曲线
• 3.1.2 Al-12.5Si合金液相线平衡温度
• 3.2 铸造速度为3mm/s条件下测温数据分析
• 3.3 铸造速度为2.5mm/s条件下测温数据分析
• 3.4 铸造速度为2mm/s条件下测温数据分析
• 3.5 不同铸造速度条件下的Al-12.5Si合金的液穴形貌对比分析
• 3.5.1 不同铸造速度条件下的Al-12.5Si合金根据测温曲线所得出的液穴形貌对比图
• 3.5.2 不同铸造速度条件下的Al-12.5Si合金经过宏观腐蚀后得到的实际液穴形貌对比图
• 3.6 本章小结
• 第4章 Al-12.5Si合金在不同铸造条件下的微观组织分析
• 4.1 Al-12.5Si合金缓慢冷却过程的微观组织分析
• 4.2 Al-12.5Si合金半连续铸造微观组织分析
• 4.2.1 铸造速度为3mm/s的微观组织分析
• 4.2.2 铸造速度为2.5mm/s的微观组织分析
• 4.2.3 铸造速度为2 mm/s的微观组织分析
• 4.2.4 不同的温度梯度及冷却强度条件下,合金的微观组织对比分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验结论
• 参考文献
• 致谢