《铸造》杂志

  201703期

新材料·新工艺半固态成形复合材料计算机应用专题综述应用技术铸造史话经验交流
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  • 新材料·新工艺
    稀土Gd对Mg-5Zn-0.6Zr镁合金铸态组织与力学性能的影响
    章继涛
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    旋转磁场对Al-4.5%Cu合金凝固组织的影响
    陈志俊,高桂丽,张立鑫,石德全
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝合金压铸用新型热作模具钢的制备及性能研究
    曾 欣
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    吹砂时间对定向凝固DZ125合金再结晶厚度及蠕变性能的影响
    顾 欣1,杜洪强1,于兴福2,彭志江1,张明俊1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    粘结剂体系对微喷射粘结成形砂型精度和性能的影响
    赵火平1,叶春生1,樊自田1,王长明2,闫国栋2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    半固态成形
    形态参数对半固态AZ91D镁合金腐蚀行为的影响
    张倩倩
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    复合材料
    激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响
    何力佳1,王文峰1,王 函1,孙晓帮2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    计算机应用
    锭模倒角对17CrNiMo6钢锭皮下夹渣的影响
    马占彪,崔雅茹,赵俊学,刘国军
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    浅谈砂型铸造排气系统的设计
    纪汉成,汤叶卫
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    选择性激光烧结成形设备及原材料的研究现状
    宫玉玺,王庆顺,朱丽娟,杨 洁
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    应用技术
    熔体处理对A356合金组织和性能的影响
    张 亮1,司乃潮2,王宏健2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    电磁搅拌对Cu-Ag合金凝固组织及性能的影响
    李贵茂1,柳 艳1,王海波2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    冷却速度对ZM5镁合金凝固组织与性能的影响
    刘艳辉,毛红奎,刘佩叶,徐 宏
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高镍奥氏体球墨铸铁显微缩松与碳化物的研究
    程凤军,罗广思,潘安霞
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    LD-LF-RH工艺冶炼GCr15轴承钢调铝工艺对钢中氧含量与夹杂物的影响
    卢彩玲1,李继文1,黎才庆2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    固溶处理对Al-13.0Si-4.5Cu-1.0Mg-2.0Ni合金组织和性能的影响
    郭 震,陈文琳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    冷热循环处理对铝合金工件结构稳定性影响
    王洪锋,陈殿贺,李 巍,甘志文,柴 能,张春辉
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造史话
    铸造焦炭与铁焦比回眸
    张 明
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    经验交流
    干式缸体水套芯热芯盒缺陷的防止及设计优化
    李传新,袁红庆,刘旭升
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    大型挖掘机履带的结构优化及铸造工艺设计
    孙建昌
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 新材料·新工艺
    稀土Gd对Mg-5Zn-0.6Zr镁合金铸态组织与力学性能的影响
    章继涛
    利用光学显微镜、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段,研究稀土Gd对Mg-5Zn-0.6Zr镁合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-5Zn-0.6Zr合金铸态组织由α-Mg和MgZn2等合金相组成。添加稀土Gd后,合金中的粗大网状MgZn2相得到了显著细化。当稀土Gd的添加量为1.0%时,合金的力学性能达到最优值,其极限抗拉强度和伸长率分别为223 MPa和7.6%。稀土Gd有效细化合金组织,在合金中生成2~5 μm细小弥散分布的MgZnGd金属间化合物有效地阻碍位错运动,从而显著改善合金的力学性能。
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    旋转磁场对Al-4.5%Cu合金凝固组织的影响
    陈志俊,高桂丽,张立鑫,石德全
    针对Al-Cu合金组织细化的问题,以Al-4.5%Cu为试验材料,采用控制变量法研究了旋转磁场激励电压、频率和换向时间对其凝固组织的影响。结果表明,旋转磁场对合金的凝固组织产生较明显的细化效果,使合金凝固组织中粗大的树枝晶破碎,呈现出近等轴晶颗粒,且分布也变得均匀。当激励电压超过60 V或换向时间超过60 s时,组织将变得粗大,当频率大于50 Hz时,组织变化不明显。较好的旋转磁场参数为激励电压为60 V、频率为25~50 Hz、换向时间为45~60 s。
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    铝合金压铸用新型热作模具钢的制备及性能研究
    曾 欣
    随着压铸成形精度要求的不断提高,以Mo、V以及Cr为主要添加元素,制备了铝合金压铸用热作模具钢。试验研究了模具钢样品的力学性能、耐铝热熔损性能、摩擦磨损性能以及微观组织结构,结果表明:1 020 ℃淬火40 min+500 ℃回火2 h的A3模具钢样品具有最佳的性能,此时模具钢抗拉强度为1 712.5 MPa,冲击功为7.9 J,硬度值为HRC52.83。合金元素的添加有助于模具钢耐热熔损性能和耐摩擦性能的提高,模具钢组织主要以板条状的马氏体为主,能为压铸模具用钢提供一定参考。
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    吹砂时间对定向凝固DZ125合金再结晶厚度及蠕变性能的影响
    顾 欣1,杜洪强1,于兴福2,彭志江1,张明俊1
    对铸态柱状晶DZ125合金进行不同时间的表面吹砂,然后进行扩散热处理和固溶热处理,获得不同厚度的再结晶层,并测定合金的蠕变寿命。采用扫描电镜对铸态、热处理态和蠕变断裂后合金的微观组织进行观察,对比分析再结晶及其厚度对合金蠕变性能的影响。结果表明:热处理后合金表面再结晶厚度随吹砂时间的延长而增大。铸态DZ125柱状晶合金中的碳化物呈片状、条状或颗粒状,经标准热处理后合金中的碳化物部分发生溶解,片状碳化物尺寸减小,碳化物表面出现孔洞,条状碳化物转变为颗粒状,原有颗粒状碳化物尺寸降低。再结晶后,晶界析出少量颗粒状碳化物。在980 ℃/235 MPa条件下再结晶合金的蠕变寿命比未发生再结晶的柱状晶合金寿命低30%。蠕变期间再结晶晶界碳化物积聚和长大,这有利于提高再结晶晶界强度。蠕变期间断裂裂纹主要沿与应力轴垂直的再结晶晶界萌生,同时在柱状晶合金内部也存在裂纹萌生点。再结晶晶粒内发生了γ′相筏形化,说明柱状晶再结晶晶界虽然弱化了合金的蠕变强度,但其本身也具有一定的强度。
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    粘结剂体系对微喷射粘结成形砂型精度和性能的影响
    赵火平1,叶春生1,樊自田1,王长明2,闫国栋2
    以水玻璃和碱性酚醛树脂为粘结剂,研究粘结剂体系对微喷射粘结增材制造砂型精度和强度的影响及其机理。测试了不同分层厚度下成形的砂型试样三个轴向尺寸和抗拉强度,利用扫描电镜观察试样微观断口形貌。结果表明:随粘结剂喷射量的增大,砂型X和Y轴向尺寸误差和砂型抗拉强度随之增大,砂型Z轴向尺寸误差逐渐减小。粘结剂喷射量和分层厚度相同时,成形的水玻璃砂型X和Y轴向尺寸误差大于酚醛树脂砂的尺寸误差,水玻璃砂型抗拉强度明显小于酚醛树脂砂型强度。这是由水玻璃粘度小于酚醛树脂粘度且固化后的水玻璃抗拉强度小于酚醛树脂抗拉强度导致的。
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    半固态成形
    形态参数对半固态AZ91D镁合金腐蚀行为的影响
    张倩倩
    研究了半固态组织的形态参数对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响。结果显示,半固态组织的形态参数是影响半固态试样耐蚀性能的重要因素,在相同的固相分数下,半固态组织的固相粒子尺寸小,数量多,则腐蚀初始阶段的速度快;固相粒子的尺寸大,数量少,腐蚀坑大且深,则最后的腐蚀量较大。半固态试样的腐蚀主要表现为三个位置的电偶腐蚀:一是初生固相粒子与液相之间的腐蚀;二是液相中重凝的α-Mg小颗粒与其周围β相之间的腐蚀;三是固相之中的小液滴与固相颗粒基体的电偶腐蚀。
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    复合材料
    激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响
    何力佳1,王文峰1,王 函1,孙晓帮2
    以铁基合金为熔覆粉末材料,采用不同激光熔覆功率进行单层单道激光熔覆,分析了光纤激光功率参数对熔覆层组织和性能等方面的影响。结果表明,随着激光功率的增加,激光熔覆层的显微组织形态由胞状晶和柱状树枝晶向树枝晶转变。其他工艺参数不变,组织中的晶粒尺寸随着激光功率的增大而增加。熔覆层显微硬度随距熔覆层表面距离的增加而增加,在距表面0.8 mm处达到峰值,随后降低至母材硬度值附近,当激光功率为700 W时,0.8 mm处显微硬度值最大,硬度HV0.2为681.16。熔覆层中所含有的主要物相为Fe0.94Ni0.054、[Fe,Ni]、Cr3C2和Cr23C6。
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    计算机应用
    锭模倒角对17CrNiMo6钢锭皮下夹渣的影响
    马占彪,崔雅茹,赵俊学,刘国军
    大钢锭铸造过程中产生皮下夹渣缺陷的主要因素有热流分布、温度梯度、锭模初始温度和卷渣量等,其中锭模与底盘处的倒角大小是影响热流分布及钢液初期翻滚程度的重要因素。针对某钢厂6.8 t 17CrNiMo6钢锭尾皮下夹渣质量问题,利用ProCAST软件对不同倒角的锭型在凝固过程中温度场和流场的变化规律进行数值模拟,分析影响钢锭质量的因素,对钢锭中可能存在的缺陷及位置进行了预测和验证,并提出了悬挂保护渣和增大倒角的工艺改进方案。研究表明:钢锭倒角处底部优先于钢锭侧壁凝固,其中R=150 mm比R=100 mm晚200 s左右凝固。提高锭模温度到600 ℃可使钢锭坯壳凝固时间推迟500 s;锭模与底盘处采用倒角连接可减少皮下夹渣,当倒角R=150 mm时,皮下夹杂缺陷率可降低到1.423%。
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    专题综述
    浅谈砂型铸造排气系统的设计
    纪汉成,汤叶卫
    砂型铸造排气系统的设计是铸造工艺设计中的重要环节,对铸件的质量影响很大。合理的排气系统可有效防止铸件产生气孔、粘砂、呛火和气缩孔等铸造缺陷,提高金属液的充型能力。本文介绍了砂型铸造工艺设计中各种排气系统的设计,包括砂芯排气及型腔排气措施,如排气孔、排气绳、排气通道、排气塞、出气孔、排气片、排气冒口、溢流冒口和点火引气等,可为业内同行提供经验及参考。
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    选择性激光烧结成形设备及原材料的研究现状
    宫玉玺,王庆顺,朱丽娟,杨 洁
    基于增材制造原理的选择性激光烧结技术原材料广泛、加工速度快且成形精度高,是快速成形技术的重要支撑。成形设备及材料是制约快速成形技术发展的两大因素。简要介绍了选择性激光烧结技术的原理、优势,详细分析比较了国内外主要的SLS系统型号及其制造商,重点阐述了近年来应用最多的(尼龙、覆膜砂、金属)原材料的研究现状。
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    应用技术
    熔体处理对A356合金组织和性能的影响
    张 亮1,司乃潮2,王宏健2
    通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析手段,研究了磁悬浮熔炼A356铝合金在输出电流为70 A、加热时间为5 min的条件下,经过不同变质处理后的力学性能及显微组织。结果表明:不同熔体处理的A356的抗拉强度和伸长率,随着烙炼方法和变质剂不断的改进呈上升趋势,其中以磁悬浮熔炼并加入Al-10Sr+Al-5Ti-1B-1RE细化剂的A356合金的抗拉强度和伸长率最高;真空磁悬浮熔炼获得的组织更加致密,Al-5Ti-1B-1RE通过降低自由能、Al-10Sr通过生成高熔点化合物来增加异质形核细化晶粒,两者共同作用达到最佳效果。
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    电磁搅拌对Cu-Ag合金凝固组织及性能的影响
    李贵茂1,柳 艳1,王海波2
    在有无电磁搅拌条件下制备了不同Ag含量的Cu-Ag合金,并对不同电磁搅拌条件下Cu-Ag合金的凝固组织和硬度进行测试。结果表明,电磁搅拌使Cu-Ag合金初生Cu枝晶变短、变粗,晶粒变细,且共晶组织细化;电磁搅拌使Cu-Ag合金初生Cu枝晶内Ag含量降低,合金横截面硬度降低。
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    冷却速度对ZM5镁合金凝固组织与性能的影响
    刘艳辉,毛红奎,刘佩叶,徐 宏
    采用温度采集仪测定砂型(含20 mm厚的冷铁和10 mm厚的冷铁)、金属型(铜模和钢模)在镁合金凝固阶段的平均冷却速率,分析了冷却速度对ZM5镁合金铸态组织、相组成和力学性能的影响,以获得铸锭晶粒尺寸、抗拉强度、硬度与凝固冷却速度之间的影响关系。研究结果表明,在砂型Ⅲ区(含10 mm厚的冷铁)条件下,其冷却速度最慢,为2.94 ℃/s;在金属型铜模铸造条件下,其冷却速度最快,为7.88 ℃/s。ZM5镁合金其微观组织主要是α-Mg和第二相Mg17Al12。随着冷却速度的不断提高,镁合金晶粒明显细化,第二相分布更加弥散、均匀,合金的硬度、抗拉强度和伸长率也明显提高。
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    高镍奥氏体球墨铸铁显微缩松与碳化物的研究
    程凤军,罗广思,潘安霞
    高镍奥氏体球墨铸铁的显微缩松和碳化物对铸件的使用性能有较大影响。分析了显微缩松产生的原因和防止措施。加强顺序凝固可以减小或消除显微缩松,但受发达奥氏体枝晶的影响,仍存在产生显微缩松的倾向;强化孕育是防止显微缩松产生的另一个有效措施。碳化物形态分布分析表明:铸态碳化物呈块状和条状分布于奥氏体晶界,在冷热交变载荷下易产生热疲劳裂纹;热处理后的碳化物呈细小弥散分布,材料的综合性能有所提高,有利于防止热疲劳裂纹的产生。
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    LD-LF-RH工艺冶炼GCr15轴承钢调铝工艺对钢中氧含量与夹杂物的影响
    卢彩玲1,李继文1,黎才庆2
    在轴承钢冶炼过程中,铝是重要的脱氧元素。采用LD-LF-RH工艺冶炼GCr15轴承钢,通过分析冶炼过程中不同调铝方式对酸溶铝含量、氧含量和夹杂物的影响,并结合热力学计算,优化出了轴承钢冶炼过程中最佳的控铝方式。结果表明:成品钢中[Al]s含量控制在100×10-6~200×10-6时钢中全氧含量T[O]处于较低状态;过程采用LD出站加入铝粒1.2 kg/t.s,LF进站撒入铝粒0.1~0.3 kg/t.s脱氧的控铝方式效果最好。采用此调铝工艺,成品钢中全氧含量可降到6.5×10-6,酸溶铝含量稳定控制在100×10-6~200×10-6,夹杂物含量低且尺寸细小,达到高纯净钢液水平。
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    固溶处理对Al-13.0Si-4.5Cu-1.0Mg-2.0Ni合金组织和性能的影响
    郭 震,陈文琳
    通过显微组织观察、XRD物相分析、形貌扫描以及硬度和拉伸性能测试等手段,分析了固溶处理对Al-13.0 Si-4.5Cu-1.0Mg-2.0Ni合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,合金最佳固溶处理制度为510 ℃×6 h,时效后,合金室温抗拉强度由187 MPa提高到290 MPa,提高了57.6%。固溶处理后,共晶硅显著球化且弥散分布在α-Al基体中,减轻对合金基体割裂作用;同时,合金中M-Mg2Si、θ-Al2Cu和Q-Al5Cu2Mg8Si6相溶解到α-Al基体形成过饱和固溶体,并在随后时效过程中重新析出,对合金起到固溶强化和沉淀强化作用。
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    冷热循环处理对铝合金工件结构稳定性影响
    王洪锋,陈殿贺,李 巍,甘志文,柴 能,张春辉
    在ZL114A铝合金薄壁铸件机械加工过程中,采用冷热循环处理工艺对工件进行稳定化处理。处理后的检测结果表明,工件表面应力值和内部残余应力降低;零件变形显著减小,尺寸稳定性增强。与此同时,随着冷热循环处理次数的增加,铝合金机体内析出新相且析出相组织细化,分布更加均匀;铝合金机体内位错组织增多变细,分布更加弥散。处理后工件本体力学性能变化很小,满足零件性能要求。
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    铸造史话
    铸造焦炭与铁焦比回眸
    张 明
    回顾了中华人民共和国成立以后中国冲天炉用铸造焦炭和型焦的发展历程,分析了冲天炉铁焦比观念曲折进步的过程,侧面反映了中国工业技术的发展和进步,对研究中国工业专业史有一定参考意义。
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    经验交流
    干式缸体水套芯热芯盒缺陷的防止及设计优化
    李传新,袁红庆,刘旭升
    水套芯热芯盒结构复杂,在生产过程中易出现质量问题,严重时造成砂芯出现批量不合格问题。通过对缸体水套芯盒在生产中问题的分析,完善其设计工艺,优化芯盒结构,从而减少因芯盒缺陷造成的质量问题,提升产品质量。
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    大型挖掘机履带的结构优化及铸造工艺设计
    孙建昌
    为了适应大型挖掘机行走机构中驱动轮及履带架改动的情况,对相应配套履带进行了尺寸和形状优化。分析了履带的结构特点,设计了铸造工艺方案,通过铸造凝固分析软件对设计的工艺进行凝固数值模拟和工艺优化,确定了最终工艺方案。通过小批量生产试验对履带的尺寸优化及最终铸造工艺方案进行了验证。结果表明:采用适当位置放置大冒口集中补缩与热节处布置外冷铁配合的工艺方案可以有效消除铸件的缩孔缺陷;生产的履带铸件尺寸、形状及表面质量都符合图纸及标准要求;铸件之间及铸件与履带架之间的装配满足设计及使用要求。
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