搜档网
当前位置:搜档网 › 教案合金的铸造性能 精品

教案合金的铸造性能 精品

教案合金的铸造性能 精品
教案合金的铸造性能 精品

教案十八

教学重点与难点

1.重点

合金的铸造性能

2.难点

熔模铸造

教学方法与手段

1.利用挂图等教具。

2.举典型实例,增强感性认识。

教学组织

1.复习提问10分钟

2.讲解75分钟

3.小结5分钟

教学内容

第三节合金的铸造性能

?合金在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为合金的铸造性能。

合金的铸造性能主要有吸气性、氧化性、流动性和收缩等。

一、流动性

流动性是指熔融金属的流动能力。

(一)流动性对铸件质量的影响

液态合金的流动性好,充型能力就强,容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件,避免产生冷隔和浇不足等缺陷。也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出,避免产生夹渣和气孔等缺陷。同时,合金的流动性愈好,也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩,避免产生缩孔和缩松等缺陷。

(二)影响流动性的因素

合金流动性的大小与浇注温度,化学成分和铸型的充填条件等因素有关。

1.浇注温度对流动性的影响

灰铸铁的浇注温度一般为1250℃~1350℃,碳素铸钢为1500℃~1550℃。

2.合金化学成分对流动性的影响

化学成分不同的合金具有不同的结晶特点,其流动性也不同。其中纯金属和共晶成分的合金流动性最好。在常用的铸造合金中,铸铁的流动性好,铸钢的流动性差。

3.铸型的充填条件对流动性的影响

铸型中凡能增加合金液流动阻力和提高冷却速度的因素均使流动性降低。

二、收缩

合金在液态凝固和冷却至室温过程中,产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造合金本身的物理性质,是铸件中缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力产生的基本原因。

(一)收缩的三个阶段

合金从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。

液态收缩是指熔融金属在凝固阶段的体积收缩;

凝固收缩是指溶融金属在凝固阶段的体积收缩;

固态收缩是指金属在固态由于温度降低而发生的体积收缩。

这两种收缩使型腔内液面降低,它们是形成铸件缩孔和缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩,虽然也是体积变化,但它主要表现为铸件外部尺寸的变化,因此,通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的主要原因。

(二)影响收缩的因素

影响收缩的因素有:化学成分、浇注温度、铸件结构与铸型条件等。

1.化学成分

不同的合金其收缩率不同。碳素钢的体收缩率约为10%~14%;白口铸铁的体收缩率约为12%~14%;灰铸铁的体收缩率约为5%~8%。

2.浇注温度

浇注温度越高,液态收缩量越大。在生产中多采用高温出炉和低温浇注的措施来减小收缩量。

3.铸件结构和铸型条件

铸件在凝固和冷却过程中并不是自由收缩,而是受阻收缩。这是因为铸件的各个部位由于冷却速度不相同,相互制约而对收缩产生收缩阻力。铸件的实际线收缩率比自由收缩时的线收缩率要小些。 (三)缩孔与缩松的形成及防止1.缩孔和缩松的形成

液态金属在铸型内凝固过程中,由于补缩不良,在铸件最后凝固的部分将形成孔洞,这种孔洞称为缩孔。缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位,有时经机械加工才可暴露出来。

高温合金概述

1.1 高温合金 1.1.1 高温合金及其发展概况 高温合金是指以铁、钴、镍为基体,能在600℃以上温度,一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。具有较高的高温强度、塑性,良好的抗氧化、抗热腐蚀性能,良好的热疲劳性能,断裂韧性,良好的组织稳定性和使用可靠性。高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性,基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度很高,故在英美称之为超合金(Superalloy)。 高温合金于20世纪40年代问世,最初就是为满足喷气发动机对材料的耐高温和高强度要求而研制的,高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关,1939年英国Mond镍公司首先研究出Nimonic75,随后又研究出Nimonic80合金,并在1942年成功用作涡轮气发动机的叶片材料,此后该公司又在合金中加入硼、锆、钴、钼等合金元素,相继开发成功Nimonic80A、Nimonic90等合金,形成Nimonic合金系列。如今先进航空发动机中高温合金用量已超过50%。此外,在航天、核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域得到广泛的应用。高温合金在满足不同使用条件中得到发展,形成各种系列的合金,除传统的高温合金外,还开发出一批高温耐磨、高温耐蚀的合金。 高温合金是航空发动机、火箭发动机、燃气轮机等高温热端部件的不可代替的材料,由于其用途的重要性,对材料的质量控制与检测非常严格。高温合金的基本用途仍旧是飞行器的燃气轮发动机的高温部分,它要占先进的发动机重量的50%以上。然而,这些材料在高温下极好的性能已使其用途远远超出了这一行业。除了航空部件之外,规定将这些合金用于舰船、工业、陆地发电站以及汽车用途的涡轮发动机上。具体的发动机部件包括涡轮盘、叶片、压缩机轮、轴、燃烧室、后燃烧部件以及发动机螺栓。除了燃气发动机行业之外,高温合金还被选择用于火箭发动机、宇宙、石油化工、能源生产、内燃烧发动机、金属成形(热加工工模具)、热处理设备、核电反应堆和煤转换装置。

铸造合金及熔炼思考题要点

第一篇铸造有色合金及其熔炼思考题及参考答案 1.基本概念:屈服强度、抗拉强度、固溶强化、时效强化 屈服强度就是指金属对起始塑性变形的抗力;抗拉强度是代表最大均匀塑性变形抗力的指标;固溶强化是指形成固溶体使合金强化的方法;时效强化是指通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒,造成的强化。 2.金属材料的强化机制主要有哪些,对强度和塑性有什么影响? 晶界强化、固溶强化、分散强化、形变强化、复合强化。形变强化与粒子强化在强度提高时,塑性会显著降低;固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平;晶界强化时,细化晶粒提高强度也改善塑性。 3.铸造合金的使用性能有哪些? 机械性能、物理性能和化学性能 4.铸造合金的工艺性能有哪些? 铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能 5.基本概念:变质处理、机械性能的壁厚效应 所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素(或加化合物起作用而得),改变合金的结晶组织,从而改善合金机械性能。这种随铸件壁厚增加而使机械性能下降的现象,称为机械性能的壁厚效应。 6.铝硅合金进行变质处理的原因及方法? 原因:铝硅合金中的硅相在自发非控制生长条件下会长成粗大的片状,这种形态的脆性相严重割裂基体,大大降低合金的强度和塑性,为了改变这种状况,必须进行变质处理。方法:生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理,加入微量的纯钠也有同样效果。 7.镁、铜、铁和锰对铝硅合金组织和性能的影响? 1)镁:少量的镁,即能大大提高抗拉和屈服强度,随着镁量增加,强化效果不断增大,强度急剧上升,而塑性下降;2)铜:使铝硅合金强度显著增加,但伸长率下降,提高合金的热强性;3)铁:恶化了合金的机械性能,特别是塑性,

合金的铸造性能(严选内容)

合金的铸造性能 合金的铸造性能--指在一定的铸造工艺条件下某种合金获得优质铸件的能力,即在铸造生产中表现出来的工艺性能,如充型能力、收缩性、偏析倾向性、氧化性和吸气性等 等。 研究之必要--合金铸造性能的好坏,对铸造工艺过程、铸件质量以及铸件结构设计都有显著的影响。因此,在选择铸造零件的材料时,应在保证使用性能的前提下,尽可能选用铸造性能良好的材料。但是,实际生产中为了保证使用性能,常常要使用一些铸造性能差的合金。此时,则应更加注意铸件结构的设计,并提供适当的铸造工艺条件,以获得质量良好的铸件。因此,充分认识合金的铸造性能是十分必要 的。 合金的铸造性能包括: 1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气

●合金的铸造性能——合金的充型能力 1 合金的充型能力定义 定义--液态合金充满铸型,获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力,称为液态合金的充型能力。 液态合金充型过程是铸件形成的第一个阶段。其间存在着液态合金的流动及其与铸型之间的热交换等一系列物理、化学变化,并伴随着合金的结晶现象。因此,充型能力不仅取决于合金本身的流动能力,而且受外界条件,如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响。 2 对铸件质量的影响 对铸件质量的影响--液态合金的充型能力强,则容易获得薄壁而复杂的铸件,不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷;有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出,减小气孔、夹渣等缺陷;能够提高补缩能力,减小产生缩 孔、缩松的倾向性。 3 影响合金充型能力的因素及工艺对策 (1)合金的流动性

定义--流动性是指液态合金的流动能力。它属于合金的固有性质,取决于合金的种类、结晶特点和其他物理性质(如粘度越小,热容量越大;导热率越小,结晶潜热越大;表面张力越小,则流动性越好)。 测定方法--为了比较不同合金的流动性,常用浇注标准螺旋线试样的方法进行测定。在相同的铸型(一般采用砂型)和浇注条件(如相同的浇注温度或相同的过热温度)下获得的流动性试样长度,即可代表被测合金的流动性。常用铸造合金中灰铸铁、硅黄铜流动性最好,铸钢最差。对于同一种合金,也可以用流动性试样来考察各种铸造工艺因素的变动对其充型能力的影响。所得的流动性试样长度是液态金属从浇注开始至停止流动时的时间与流动速度的乘积。所以凡是对以上两个因子有影响的因素都将对流动性(或充型能 力)产生影响。 合金的化学成分决定了它的结晶特点,而结晶特点对流动性的影响处于支配地位。具有共晶成分的合金(如碳的质量分数为4.3%的铁碳合金等)是在恒温下凝固的,凝固层的内表面比较光滑,对后续金属液的流动阻力较小,加之共晶成分合金的凝固温度较低,容易获得较大的过热度,故流动性好;除共晶合金和纯金属以外,其他成分合金的凝固

Incoloy MA956铸造高温合金

上海商虎/张工:158 –0185 -9914 Incoloy MA956 铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。 Incoloy MA956化学成分: 碳C: — 硅Si: — 锰Mn: — 铬Cr: 20 镍Ni: — 钼Mo: — 钴Co: — 钨W: — 铝Al: 4.5 铜Cu: — 钛Ti: 0.5 铁Fe: 74.4 其他(%): Y2O3 0.5 现在已完成商业化生产的主要有三种ODS合金: MA956合金在氧化气氛下运用温度可达1350℃,居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。 MA754合金在氧化气氛下运用温度可达1250℃并坚持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制造航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。 MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈从强度为192MPa;1100℃,1000小时持久强度为127MPa,居高温合金之首位,可用于航空发动机叶片。金属间化合物高温资料是近期研讨开发的一类有重要使用前景的、轻比重高温资料。十几年来,对金属间化合物的基础性研讨、合金设计、工艺流程的开发以及使用研讨现已老练,尤其在 Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系资料的制备加工技能、韧化和强化、力学功能以及使用研讨方面取得了令人瞩目的成果。 Ti3Al基合金(TAC-1),TiAl基合金(TAC-2)以及Ti2AlNb基合金具有低密度(3.8~ 5.8g/cm3)、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等长处,可以使结构件减重35~50%。Ni3Al基合金,MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀功能,展示出极好的使用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀功能,在中温(小于600℃)有较高强度,成本低,是一种可以部分取代不锈钢的新资料。在民用工业的很多领域,服役的构件资料都处于高温的腐蚀环境中。为满意市场需要,依据资料的运用环境,归类出系列高温合金。 1、高温合金母合金系列 2、抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件 3、高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件

铸造铝硅合金特性和分类

2.3.1 铸造铝合金的一般特性 为了获得各种形状与规格的优质精密铸件.用于铸造的铝合金必须具备以下特性,其中最为关键的是流动性和可填充性。 (1) 有填充狭槽窄缝部分的良好流动性; (2) 有适应其他许多金属所要求的低熔点: (3)导热性能好,熔融铝的热量能快速向铸模传递,铸造周期较短; (4) 熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制; (5)铝合金铸造时,没有热脆开裂和撕裂的倾向: (6)化学稳定性好,有高的抗蚀性能; (7)不易产生表面缺陷,铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度,而且易于进行表面处理; (8)铸造铝合金的加工性能好,可用压模、硬(永久)模、生砂和干砂模、熔模、石膏型祷造模进行铸造生产,也可用真空铸造、 低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形,生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。 2.3.2铸造铝合金的牌号与状态表示方法 铸造铝合金可分为热处理强化型和非热处理强化型两大类。目前,世界各国已开发出了大量洪铸造的铝合金,但目前基本的合金只有 以下6类: (1)A1-Cu铸造铝合金; (2)Al-Cu-Si铸造铝合金; (3)Al-Si铸造铝合金; (4)Al-Mg铸造铝合金; (5)A1-zn-Mg铸造铝合金; (6)Al-Sn铸造铝合金: 铸造铝合金系目前国际上无统一标准,各国(公司)都有自己的合金命名及术语,下面分别简述如下。 2.3.2.1 中国铸造铝合金的牌号与状态表示方法 (1)按GB8063规定,铸造铝合金牌号用化学元素及数字表示,数字表示该元素的平均含量。在牌号的最前面用“z”表示铸造,例 如ZAISi7Mg,表示铸造铝合金,平均含硅量为7%,平均含镁量小于1%。另外还有用合金代号表示法,合金代号由字母“z”、“L”(分别是“铸”、“铝”的汉语拼音第一个字母)及其后的三位数字组成。zL后面第一个数字表示台金系列.其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜,铝镁.铝锌系列合金,ZL舌面第二位、第三位两个数字表示顺字号。优质合金的数字后面附加字母“A”: (2)合金铸造方法和变质处理代号。 S——砂型铸造; J——金属型铸造; R——熔模铸造; K——壳型铸造; B——变质处理。 (3)合金状态代号。 F——铸态; T1——人工时效;

南昌大学铸造复习参考题

一、铸造合金 1.铸铁特性 例如:为什么一般机器的支架、机床的床身常用灰口铸铁制造 灰铸铁具有优良的铸造性能、减振性、切削加工性,有一定的力学性能和耐磨性,对缺口的敏感性小以及成本低廉等许多优点。 2.铸铁分类、牌号 按铸铁中石墨的形态不同,生产上将铸铁分类: 3.指出下列铸铁牌号所表示的名称、各位数字所代表的意义。 HT350 、HT250、KT300-06 、QT600-3、RuT420、HT250 、KT330-08 、QT800-2、RuT380 4.铸铁的石墨化主要因素,及如何影响? 化学成分和冷却速度 二、合金铸造工艺性 液态合金的工艺特性(常称为铸造性能)包括流动性、收缩性、吸气性和偏析性 等。 影响流动性的因素; 收缩过程; 固态收缩还引起铸件外部尺寸的变化故称尺寸收缩或线收缩。线收缩对铸件形状和尺寸精度影响很大,是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因 影响收缩的因素 例如(判断) 1 .浇注温度越高,合金流动性越好,故浇注温度越高越好 2.砂型铸造时,当铸件的设计壁厚小于规定的最小壁厚时,铸件产生浇不足,冷隔缺陷 3.铸造合金的凝固收缩是使铸件产生应力和应变的根本原因 4.铸件的应力,在铸件铸造成形后就无法消除了 5.采用冒口和冷铁是为了防止铸件产生缩孔等缺陷 三、砂型铸造 1.型\芯砂的组成及作用; 2.浇注位置及分型面、确定依据?(并能确定合理的铸件的浇注位置及分型面); 3.缩孔和缩松,产生原因? 4.铸造应力、及其产生原因 5.特种铸造方法有哪些?特点?应用领域? 例如:1.如金属型铸造内部晶粒细小,力学性能好 2.车床床身、内燃机活塞、铝合金汽车缸体、齿轮铣刀大批量生产时采用何种加工方法为宜; 四、应用1.铸件结构工艺性(结合上课实力会分析) 2.分型面及浇注位置确定 复习: 1. 何谓合金的铸造性能?铸造性能的好坏用什么来衡量?铸造性能不好会引起哪些铸造缺陷? 2. 合金的流动性不足,易产生哪些缺陷?影响合金流动性的主要因素有哪几个方面? 3. 进行铸件设计时如何考虑合金的流动性?在实际生产中常用什么措施防止浇不足和冷隔缺陷? 4. 缩孔和缩松是怎样形成的?如何防止? 5. 何谓顺序凝固和同时凝固原则?各需采取什么措施才能实现?哪些合金常需采用顺序凝固原则? 6. 冒口为何能防止缩孔?它与出气口在作用、尺寸、位置等方面有何不同?与冷铁作用又有何不同? 7. 铸造应力按其形成原因分为哪几种?如何防止和减小铸造应力? 8. 合金收缩由哪三个阶段组成?各会产生哪些缺陷? 9. 某种铸件经常产生裂纹,如何区分其裂纹性质?如果属于冷裂,产生原因有哪些?如果是热裂,其原因又有哪些?

各种铸造铝合金牌号的主要特点及应用

各种铸造铝合金牌号的 主要特点及应用 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

各种铸造铝合金牌号的主要特点及用途 ZL101的特点是成分简单,容易熔炼和铸造,铸造性能好,气密性好、焊接和切削加工性能也比较好,但力学性能不高。适合铸造薄壁、大面积和形状复杂的、强度要求不高的各种零件,如泵的壳体、齿轮箱、仪表壳(框架)及家电产品上的零件等。主要采用砂型铸造和金属型铸造。 Zl101A 由于是在ZL101的基础上加了微量Ti,细化了晶粒,强化了合金的组织,其综合性能高于Zl101、ZL102,并有较好的抗蚀性能,可用作一般载荷的工程结构件和摩托车、汽车及家电、仪表产品上的各种结构件的优质铸件。其使用量目前仅次于ZL102。多采用砂型和金属型铸造。(ZL101A合金是以ZL101合金为基础严格控制杂质含量,改进铸造技术可以获得更高的力学性能。铸造性能,耐腐蚀性能和焊接性良好。用于铸造各种壳体零件,飞机的泵体、汽车变速箱、燃油箱的弯管等) Zl102 这种合金的最大特点是流动性好,其它性能与ZL101差不多,但气密性比ZL101要好,可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件。不论是压铸件还是金属型、砂型铸件,都是民用产品上用得最多的一个铸造铝合金品种。 Zl104 因其工晶体量多,又加入了Mn,抵消了材料中混入的Fe有害作用,有较好的铸造性能和优良的气密性、耐蚀性,焊接和切削加工性能也比较好,但耐热性能较差,适合制作形状复杂、尺寸较大的有较大负荷的动力结构件,如增压器壳体、气缸盖,气缸套等零件,主要用压铸,也多采用砂型和金属型铸造。 Zl105、ZL105A

铸造铝合金缺陷及分析

铸造铝合金缺陷及分析 一氧化夹渣 缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现 产生原因: 1.炉料不清洁,回炉料使用量过多 2.浇注系统设计不良 3.合金液中的熔渣未清除干净 4.浇注操作不当,带入夹渣 5.精炼变质处理后静置时间不够 防止方法: 1.炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低 2.改进浇注系统设计,提高其挡渣能力 3.采用适当的熔剂去渣 4.浇注时应当平稳并应注意挡渣 5.精炼后浇注前合金液应静置一定时间 二气孔气泡 缺陷特征:三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现,内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色 产生原因: 1.浇注合金不平稳,卷入气体 2.型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根马粪等) 3.铸型和砂芯通气不良 4.冷铁表面有缩孔 5.浇注系统设计不良 防止方法: 1.正确掌握浇注速度,避免卷入气体。 2.型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量 3.改善(芯)砂的排气能力 4.正确选用及处理冷铁 5.改进浇注系统设计 三缩松 缺陷特征:铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现
产生原因: 1.冒口补缩作用差 2.炉料含气量太多 3.内浇道附近过热 4.砂型水分过多,砂芯未烘干 5.合金晶粒粗大

铸造Al-50Si合金组织和性能变化

Evolution of microstructure and mechanical properties of as-cast Al-50Si alloy due to heat treatment and P modi?er content Fuyang Cao a ,Yandong Jia a ,b ,Konda Gokuldoss Prashanth b ,Pan Ma a ,b ,Jingshun Liu a ,c ,Sergio Scudino b ,Feng Huang a ,d ,Jürgen Eckert b ,e ,Jianfei Sun a ,? a School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China b IFW Dresden,Institute for Complex Materials,P.O.Box 270116,D-01171Dresden,Germany c School of Materials Science and Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China d Hubei Key Laboratory of Advanced Technology of Automobile Parts,School of Automotive Engineering,Wuhan University of Technology,430070,China e TU Dresden,Institut für Werkstoffwissenschaft,D-01062Dresden,Germany a r t i c l e i n f o Article history: Received 12September 2014Revised 4March 2015Accepted 7March 2015 Available online 9March 2015Keywords:Al–50Si alloy Superheat treatment Microstructure Mechanical property a b s t r a c t The effects of superheat temperature,content of modi?er (P)and T6heat treatment on the microstruc-ture and mechanical properties of the Al–50Si alloy have been investigated systematically by scanning electron microscopy (SEM)and differential scanning calorimetry (DSC).The results indicate that the pri-mary Si exhibits a plate-like morphology,with average size decreasing with increasing of the superheat temperature for the unmodi?ed alloy.The morphology of primary Si changes to small blocky shape at an optimal P content of 0.5wt.%,and the nucleation temperature increases for the alloy with 1.3wt.%P because of the ease of formation of the AlP phase.The nucleation temperature is lower for 0.5wt.%P due to lack of P atoms at relatively higher temperature.The ultimate tensile strength was enhanced by the addition of P followed by the T6heat treatment,and the maximum ultimate tensile strength ($160MPa)was observed for the sample containing 0.5wt.%P. ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved. 1.Introduction Electronic packaging materials are required to protect the elec-tronic components from physical damage,mechanical forces,atmospheric chemical contamination,etc.[1].As the electronic packaging requires increasingly smaller size,lighter weight and higher integration,new packaging materials have to be developed to improve the performance of electronic components.However,the properties of traditional packaging materials can no longer sat-isfy the practical requirements [2–4].Hypereutectic Al–Si alloys with high Si content (50–70wt.%)are one of the ideal candidates for electronic packaging application as a result of the positive combination of properties,such as relatively low coef?cient of thermal expansion (CTE),which closely matches that of GaAs or Si semiconductor materials,high thermal conductivity,low density and superior strength [5].However,the main limitation of this type of material is the presence of the coarse,irregular,and brittle primary Si phase that can act as soft spots for premature crack initiation,deteriorating the overall mechanical properties of these materials [6,7].Therefore,it is essential to modify the microstructure of hypereutectic Al–Si alloy to optimize the mor-phology and distribution of the primary and eutectic Si [8,9]. Efforts have been made to modify the microstructure of hypereutectic Al–Si cast alloys in order to achieve a re?ned Si phase with bene?cial shape and distribution [10–12].For example,Liu et al.[13]have investigated the modi?cation of hypereutectic Al–24%Si alloys with Si–P,which leads to the formation of primary Si with size of 19l m.Choi et al.[14]have reported that the mor-phology of primary Si in hypereutectic Al–20%Si alloy can be modi-?ed from star-like to the polygon or blocky shape by the addition of c -Al 2O 3nanoparticles.Moreover,the spray forming technology was also used to prepare the Al–35%Si alloy with size of the Si phase less than10l m [15].However,only little attention has been paid to the modi?cation of Al–Si alloys with high Si contents (e.g.50wt.%). The present study analyzes this mentioned above aspect by examining the potential of different superheat temperatures and phosphorus contents as modifying agents for simultaneous re?ne-ment of both the size and morphology of primary Si phase in the as-cast Al–50Si alloy.Additionally,the work investigates the effect of the induced microstructural modi?cations on the mechanical properties of the material. https://www.sodocs.net/doc/3a4397744.html,/10.1016/j.matdes.2015.03.008 0261-3069/ó2015Elsevier Ltd.All rights reserved. ?Corresponding author. E-mail address:jfsun@https://www.sodocs.net/doc/3a4397744.html, (J.Sun).

K417镍基铸造高温合金材料报告

K417镍基铸造高温合金材料报告 K417是高强度的镍基铸造高温合金,其成分中的铝和钛含量较高,形成约占合金重量67%的γ′强化相,因而高温强度较高、塑性较好,加之其密度较低(7.8g/cm3),故特别适宜制作高温转动件。但它的组织稳定性较差,特别是当成分偏上限或铸造工艺参数控制不当时,零件在850~950℃长期工作中,有析出片状σ相的倾向。它的耐热腐蚀性能也较差,若长期高温使用,需用保护涂层 . 化学成分 Typical values(Weight %) Cr Ni Co Mo Al Ti 8.50-9.5 余14.0-16.0 2.50-3.20 4.80-5.70 4.50-5.00 Fe C Mn Si P S ≤1.0 0.13-0.22 ≤0.50 ≤0.50 ≤0.015 ≤0.010 力学性能 θ/℃持久性能拉伸性能 σb/ MPa t/h σb/ MPa δБ/% W / % 900 315 ≥70 635 6 8 物理性能 密度:7.8 g/m3 熔点:1260℃-1340℃ 磁性能:无 相近牌号 美国:IN100 技术标准 HB 5161—1988 物理数据 温度 ℃热导率W/mk 温度 ℃线膨胀系数10-6/K 132 10.87 200 13.2 419 14.23 431 13.5 661 19.25 679 13.5 760 25.94 759 14.7 947 38.49 868 15.7 1076 35.98 956 16.8 1109 41.42 1000 17.3 成形性能 用熔模铸造法可铸成壁厚小至1mm的薄壁零件也可铸造整体涡轮 焊接性能 可以进行氩弧堆焊 零件热处理工艺 1. 零件在铸态下使用; 2. 也可进行渗铝和消除应力的退火处理,处理温度低于1120℃。 表面处理工艺

铝合金铸造技术篇

国兴金属制品有限公司教育训练教材 铝合金铸造技术篇 一、前言: 铝合金为目前使用极为广泛的一种金属。在铸造上而言,不论重力铸造,砂模铸造、压铸精密铸造┄等各种铸造方法均可见到大量的铝合金铸件,由于这些方法铸造,其原因乃在于铝合金具有质量轻、机械质优良、耐腐蚀、美观以及机械加工容易等优点。因而不仅大量使用于一般生活用品,例如:运输工具、通信器材、运动器材料、家庭五金┄等商业用途上,亦大量使用于航空太空载具及武器系统等军事装备。 铝合金铸造技术的发展时间,已有数十年历史,由于机械设计及加工观念的改变与要求以及机械设计的日趋复杂,加上新的合金不断的被发展出来,部份的铸造用铝合金机械强度甚至超过一些锻造用铝合金,如A201、A206等,因而铸造的重要性再度被肯定,在铸造一般生活用品时,铝合金的铸造并非一困难工作,但要铸造高品质的铸件时,则铝合金的铸造就非想象中的容易。 影响铸件品质的要素有八点,例如:铸造方案的设计,材料的选择以及铝水的品 质等,其中铝水的品质,则系熔炼的工作。 二、熔炼设备 熔炉: 铝合金熔炼用的炉子,以热源区分,可分为两个主要的种类:燃料及电力。 在使用燃料的熔炉中,则又分为油炉及瓦斯两种。 而电力炉则可区分为反应炉及电阻炉。 在选择炉子时,值得考虑的因素甚多,例如:熔解量的多寡;能源的价格;原始设备的成本,安装的价格,设备维护的难易,厂房设施配合;以及产品的种类。就一般铝合金铸造的:由于铝件的重量有限,为求操作上的方便,以及成本的考虑,绝大部份均系采用坩锅炉(目前已大量改用连续炉)。 以不同加热方式的炉子而言,使用油炉或气炉,或可降低成本。但是,不论油炉或电炉,均有机会增加铝水中的氢气量。一般而言,在使用油炉时,所使用的燃油中带含有10-20%的水气,对气炉而言,例如瓦斯不包含空气之中,因温度而含的水分,而仅计算燃烧所产生水蒸气,至少在消耗气体量的两倍以上。而不论使用燃油或瓦斯气体为热源时,燃烧后产生的水气,必然是包围着熔解炉。因此,可想而知的是氢气 的来源必然可观。 三、铝汤处理之目的: 在铝汤有由原材料在熔解过程中发生的氢气或氧化物等非金属介在物之外,尚含钠碱

铸造高温合金发展的回顾与展望

第20卷 第1期2000年3月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALS Vol.20,No.1 M arch2000 铸造高温合金发展的回顾与展望 陈荣章1 王罗宝1 李建华2 (1.北京航空材料研究院,北京100095; 2.中国人民大学,北京100872) 摘要:回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空 熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值 模拟;细晶铸造。展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶 片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料。 关键词:合金发展;铸造高温合金;燃气涡轮叶片 中图分类号:T G24 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2000)01 0055 07 自从20世纪40年代初期第一台航空喷气发动机采用第一个铸造涡轮工作叶片以来,铸造高温合金的发展经历了一段曲折而又辉煌的历程。众所周知,航空发动机的发展与高温合金的发展是齐头并进、密不可分的,前者是后者的主要动力,后者是前者的重要保证。占据着航空发动机中温度最高、应力最复杂的位置的铸造涡轮叶片的合金发展尤其是这样。半个世纪以来,航空发动机涡轮前温度从40年代的730 提高到90年代的1677 ,推重比从大约3提高到10[1],这一巨大进展固然离不开先进的设计思想、精湛的制造工艺以及有效的防护涂层,但是,高性能的铸造高压涡轮叶片合金的应用更是功不可没。40年代以来,标志着铸造高温合金性能水平的在140M Pa/100h条件下的承温能力从750 左右提高到当前的1200 左右(图1),是十分令人鼓舞的巨大成就。在这世纪之初回顾铸造高温合金发展的历程,不能不提到如下几件使人难忘的重大事件。 叶片以铸代锻 1943年,美国GE公司为其J 33航空发动机选用了钴基合金H S 21制作涡轮工作叶片,代替原先用的锻造高温合金H astelloy B。当时为了考核铸造高温合金作为转动件的可靠性,宇航局(NASA)有关部门曾对两种合金叶片同时进行台架试车鉴定。结果表明, HS 21完全可以代替H astelloy B制作涡轮转子叶片,从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史[2,3]。之后,又谨慎地对X 40,GM R 235等铸造合金进行类似的考核研究,使铸造叶片的应用有所扩大。随着发动机推力的增大,叶片尺寸增大,当时发现叶片的主要失效模式从蠕变断裂转变为疲劳断裂,而铸造叶片由于晶粒粗大且不均匀,疲劳性能远低于锻造合金,加之当时出现了性能较高的沉淀硬化型镍基锻造高温合金,例如Nimonic80A, Udimet500,W aspaloy, 437 , 617等,而且锻造技术有所进步,这就使设计师又把叶片选 收稿日期:1999 09 20 作者简介:陈荣章(1937 ),男,研究员

05-铸造铝合金力学性能

铸造铝合金的力学性能 1合金分类和代号 合金代号是由表示铸铝的汉语拼音字母“ZL”及其后面的三个阿拉伯数字组成。 ZL后面第一位数字表示合金的系列,其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金,ZL后面第二、三位数字表示合金的顺序号。 优质合金在其代号后附加字母“A”。 合金种类Al-Si系Al-Cu系Al-Mg系Al-Zn系合金代号ZL1XX ZL2XX ZL3XX ZL4XX 2合金铸造方法、变质处理代号 代号名称代号名称 S 砂型铸造K 壳型铸造 J 金属型铸造Y 压力铸造 R 熔模铸造 B 变质处理 3合金热处理状态代、类别及特性 热处理状态代号热处理状态 类别 特性 F 铸态—— T1 人工时效对湿砂型、金属型、特别是压铸件由于冷却速度较快,有部分固溶效果。扔时效可提高强度、硬度、改善切削加工性能。 T2 退火消除铸件在铸造加工过程中产生的应力,提高尺寸稳定性及合金的塑性。 T4 固溶处理加自 然时效 通过加热保温及快速冷却实现固溶强化以提高合金的力学性能,特 别是提高合金的塑性及常温工作下合金的抗腐蚀性能。 T5 固溶处理加不 完全人工时效 固溶处理后进行不完全人工时效,时效是在较低的温度或较短时间 下进行。目的是进一步提高合金的强度和硬度。 T6 固溶处理加完 全人工时效 可获得最高的抗拉强度但塑性有所下降。时效在较高温度或较长时 间下进行。 T7 固溶处理加稳 定化处理 提高铸件组织及尺寸稳定性和合金的抗腐蚀性能。主要用于较高温 度下工作的零件,稳定化处理温度可接近于铸件工作温度。 T8 固溶处理加软 化处理 固溶处理后采用高于稳定化处理的温度,获得高塑性和尺寸稳定性 好的铸件。 T9 冷热循环处理充分消除铸件内应力及稳定尺寸。用于高精度铸件

高温合金基础知识

中文名称:铸造高温合金 英文名称:cast superalloy 定义:在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。 中文名称:变形高温合金 英文名称:wrought superalloy 定义:适宜进行塑性成形的高温合金。所属学科:航空科技(一级学科);航空材料(二级学科) 弥散强化 弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。是指用不溶于基体金属的超细第二相(强化相)强化的金属材料。为了使第二相在基体金属中分布均匀,通常用粉末冶金方法制造。第二相一般为高熔点的氧化物或碳化物、氮化物,其强化作用可保持到较高温度。弥散强化是强化效果较大的一种强化合金的方法,很有发展前途。 沉淀强化 合金通过相变得到的合金元素与基体元素的化合物会引起合金强化,为沉淀强化,弥散强化则是机械混掺于基体材料中的硬质颗粒引起的强化。两者的区别是沉淀强化中沉淀相和基体有化学交互作用,而弥散强化沉淀相和基体无化学交互作用。 高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料;并具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性, 高温合金产品图片融品科技提供 基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度较高,又被称为“超合金”,是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分,高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃,对于在更高温度下使用的耐热部件,则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。若以150MPA-100H持久强度为标准,而目前镍合金所能承受的最高温度〉1100℃,而镍合金约为950℃,铁基的合金〈850℃,即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。所以人们称镍合金为发动机的心脏。目前,在先进的发动机上,镍合金已占总重量的一半,不仅涡轮叶片及燃烧室,而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。与铁合金相比,镍合金的优

铸造铝合金缺陷及分析

铸造铝合金缺陷及分析 欧阳学文 一氧化夹渣 缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现 产生原因: 1.炉料不清洁,回炉料使用量过多 2.浇注系统设计不良 3.合金液中的熔渣未清除干净 4.浇注操作不当,带入夹渣 5.精炼变质处理后静置时间不够 防止方法: 1.炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低 2.改进浇注系统设计,提高其挡渣能力 3.采用适当的熔剂去渣 4.浇注时应当平稳并应注意挡渣 5.精炼后浇注前合金液应静置一定时间

二气孔气泡 缺陷特征:三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现,内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色 产生原因: 1.浇注合金不平稳,卷入气体 2.型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根马粪等) 3.铸型和砂芯通气不良 4.冷铁表面有缩孔 5.浇注系统设计不良 防止方法: 1.正确掌握浇注速度,避免卷入气体。 2.型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量3.改善(芯)砂的排气能力 4.正确选用及处理冷铁 5.改进浇注系统设计 三缩松

缺陷特征:铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现
产生原因: 1.冒口补缩作用差 2.炉料含气量太多 3.内浇道附近过热 4.砂型水分过多,砂芯未烘干 5.合金晶粒粗大 6.铸件在铸型中的位置不当 7.浇注温度过高,浇注速度太快 防止方法: 1.从冒口补浇金属液,改进冒口设计 2.炉料应清洁无腐蚀 3.铸件缩松处设置冒口,安放冷铁或冷铁与冒口联用4.控制型砂水分,和砂芯干燥

最新铝合金知识大全---分类-化学成分-性能

一铝的基本特性与应用范围 二铝及铝合金的分类 纯铝比较软,富有延展性,易于塑性成形。如果根据各种不同的用途,要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能,可以在纯铝中添加各种合金元素,生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金),也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。

纯铝— 1×××系,如1000合金 非热处理型合金 Al-Mn系合金— 3×××系,如3003合金 Al-Si系合金— 4×××系,如4043合金变形铝合金 Al-Mg系合金— 5×××系,如5083合金 Al-Cu系合金— 2×××系,如2024合金 Al-Mg-Si系合金— 6×××系,如6063合金铝及热处理型合金 Al-Zn-Mg系合金—7×××系,如7075合金铝合金 Al-其它元素— 8×××系,如8089合金 纯铝系 非热处理型合金 Al-Si系合金,如ZL102合金 Al-Mg系合金,如ZL103合金 铸造铝合金 Al-Cu-Si系合金,如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金,如ZL110合金 热处理型合金 Al-Mg-Si系合金,如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金,如ZL305合金

3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多,目前,世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金(如:纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金)和可热处理强化铝合金(如:Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金)。 ⑵按合金性能和用途可分为:工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金(硬铝)、超高强度铝合金(超硬铝)、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为:工业纯铝(1×××系),Al-Cu合金(2×××系),Al-Mn合金(3×××系),Al-Si合金(4×××系),AL-Mg合金(5×××系),Al-Mg-Si合金(6×××系),Al-Zn-Mg 合金(7×××系),Al-其它元素合金(8×××系)及备用合金组(9×××系)。 这三种分类方法各有特点,有时相互交叉,相互补充。在工业生产中,大多数国家按第三种方法,即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能,也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2 中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 — 1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”,凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织(简称国际牌号注册组织)命名的合金相同的所有合金,其牌号直接采用国际四位数字体系牌号,未与国际四位数字体系牌号的变形铝合金接轨的,采用四位字符牌号(但试验铝合金在四位字符牌号前加X)命名,并按要求注册化学成分。 四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字,第二位为英文大写字母(C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外)。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别,如1×××系为工业纯铝,2×××为Al-Cu系合金,3×××为Al-Mn系合金,4×××为Al-Si系合金,5×××为Al-Mg系合金,6×××为Al-Mg-Si系合金,7×××为Al-Zn-Mg系合金,8×××为Al-其它元素合金,9×××为备用合金组。 除改型合金外,铝合金组别按主要合金元素来确定,主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素。当有一个以上的合金元素极限含量算术平均值同为最大时,应按Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn、其它元素的顺序来确定合金组别。牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况,最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。 我国的变形铝及铝合金表示方法与国际上较通用的方法基本一致。 3.3 中国变形铝合金状态代号及表示方法 根据GB/T16475–1996标准规定,基础状态代号用一个英文大写字母表示。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位、两位或多位阿拉伯数字表示。 3.3.1基础状态代号

相关主题