热等静压对C354-T6铝合金叶轮组织和性能的影响

论文摘要

铝合金因其较小的密度、良好的塑性、以及较高的比强度成为汽车制造业的重要轻质材料。C354铝合金是涡轮增压器压气机叶轮使用的材料。叶轮对于整台涡轮增压器的功能起了至关重要的作用，随着汽车行业的不断发展，对于涡轮增压器叶轮的要求也在不断地提高。如何让铝合金叶轮在原有的铸造工艺基础上，性能进一步得到提高，成为科研人员研究方向。本文以C354铝合金叶轮为对象，通过制备原始（未经热等静压处理）状态与经热等静压处理状态的二批叶轮毛坯件，从毛坯件上取样，利用显微组织观察、室温力学拉伸试验、压-压疲劳试验、断口分析等方法进行组织与性能的对比，总结了热等静压工艺处理后C354铝合金叶轮组织和性能的变化规律。结果表明：经热等静压处理，能有效消除C354叶轮铸件中的显微疏松与缩孔，特别对于薄壁部位效果明显，但仍存在极少数大尺寸的缩孔难以消除。显微组织未发生明显变化。经热等静压处理，各项室温拉伸力学性能略有提高，方差分析结果显示性能数据离散度大幅度减小，进一步提高了铸件产品可靠性。通过电镜观察，拉伸断裂方式未发生变化，为典型韧性断裂。经热等静压处理，能有效提高C354铝合金叶轮的疲劳寿命，C354铝合金叶轮的疲劳寿命平均值是原始状态未经HIP处理的2倍以上。疲劳试样断口电镜观察结果表明，热等静压处理通过减少试样内部显微疏松等铸造缺陷，可抑制疲劳裂纹扩展，对提高疲劳寿命起到一定作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 涡轮增压器铸造铝合金叶轮简介
• 1.2.1 Al-Si 系（C354）合金性能特点
• 1.2.2 涡轮增压器叶轮铸造方法
• 1.2.3 铸造铝合金叶轮热处理
• 1.3 热等静压技术应用及设备
• 1.3.1 HIP 设备的结构与特点
• 1.3.2 HIP 技术在铸件上的主要应用
• 1.3.3 HIP 技术在实际生产上应用优势的例举
• 1.3.4 HIP 技术对铸件力学性能的影响
• 1.4 本课题研究的意义、内容与方法
• 1.4.1 课题研究的意义
• 1.4.2 课题的研究内容与方法
• 2 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验工艺流程图
• 2.3 试样的准备过程
• 2.3.1 毛坯件的铸造工艺
• 2.3.2 毛坯件的 HIP 工艺及其参数
• 2.3.3 毛坯件的热处理
• 2.4 试样组织与性能的测定
• 2.4.1 显微组织观察
• 2.4.2 室温拉伸试验
• 2.4.3 疲劳试验
• 2.4.4 断口分析
• 2.5 本章小结
• 3 热等静压对354 铸造铝合金叶轮显微组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料及方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 铸造缺陷
• 3.3.2 组织的观察
• 3.4 本章小结
• 4 热等静压对 354 铸造铝合金室温拉伸性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料及方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验方法
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 拉伸试验结果与分析
• 4.3.2 拉伸断口分析
• 4.4 本章小结
• 5 热等静压对354 铸造铝合金叶轮疲劳性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 试验材料及方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 试验结果与分析
• 5.3.1 疲劳试验结果与分析
• 5.3.2 疲劳断口分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 上海交通大学博士学位论文答辩决议书