《铸造》杂志

  202604期

试验研究有色合金工艺技术标准化
期刊基本信息

邮发代号:8-40

社   长:刘鸿超

主   编:谢华生

副主编:潘继勇

编辑部:刘东辉 王杰 于浩 刘冬梅

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  • 试验研究
    热处理对定向凝固Ni36.5Co30Cr11Fe11Al6Ta1.5W4高熵合金组织及力学性能的影响
    刘 桐,封涵文,高雪峰,王 刚,秦 刚,陈瑞润
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    不同TiB2含量下多元混杂铜基复合材料的摩擦磨损性能
    韦江,李恒青,刘洋赈
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    包覆层浇注温度对铝 / 钢液 - 固复合组织及性能的影响
    杨成,李晓,姜荣恒,高思明,张达
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔模铸造蜡模注射成形过程中蜡料粘度的高精度建模
    杨其航 ,胡晓玉 ,马聚怀 ,王 者 ,张美娟 ,郄喜望 ,南 海 ,许庆彦 ,李言祥
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    无机温芯盒粘结剂与原砂适配性能及其界面附着机理
    王长旭,袁 永,杨宗锋,张 杨,周国栋,刘伟伟, 马 丽,张用吉,张丽娟,刘 烨
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    耐低温冲击韧性球墨铸铁的研制
    黄 鹏,陈光金,王 宣,夏奇兵
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    稀土元素La对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织及性能的影响
    谷欣硕,相志磊,杨子安,李继豪,韩杨,闫宇婷,陈子勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    稀土 Ce 对含 1% 铅杂质无氧铜微观组织及性能的影响
    熊 姣,李 琨,杨湘杰
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    镁合金压铸模具热应力数值分析与试验研究
    隋大山,安大勇,赵泽源,何炳涛,张贤辉,陈 军
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    半固态成形对 AZ65 镁合金组织演变与力学性能的影响
    黄 亮 ,吕 峥 ,刘 骞 ,唐思文 ,陈友明 ,欧 云
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理对 AZ91 镁合金腐蚀性能及氢脆行为的影响
    戴 磊,张 江,刘书畅
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    工艺技术
    复杂薄壁汽车车门压铸过程不同温控策略数值模拟分析
    廖铭煜,刘宝林,姚佳宏,安肇勇,张伟,万里,康进武
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    A356 铝合金涡旋盘半固态压铸工艺研究
    林承杉,王火生,张 荣,廖 亮,陈运铨
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    AlSiCuSc 合金涡轮蜗壳熔模铸造工艺与数值模拟研究
    郑宗文,张荣强,付金龙 ,孟晓东,李俊涛
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    标准化
    行业标准《变形镁及镁合金扁铸锭》解读
    刘金学,陈黎松,张 振,马宝平 ,肖 阳,孙本双
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  • 试验研究
    热处理对定向凝固Ni36.5Co30Cr11Fe11Al6Ta1.5W4高熵合金组织及力学性能的影响
    刘 桐,封涵文,高雪峰,王 刚,秦 刚,陈瑞润
    采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能材料试验机研究了热处理工艺对定向凝固Ni36.5Co30Cr11Fe11Al6Ta1.5W4高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明,合金经1 200 ℃、2 h的固溶处理后枝晶间无偏析,在700 ℃时效过程中合金中析出了TCP相和L12相;随时效时间增加,L12相逐渐长大而TCP相尺寸没有较大变化,合金屈服强度由511 MPa提升至597 MPa,合金经8 h时效后性能接近峰值;L12相带来的沉淀强化是合金屈服强度提升的主要原因。相关结果为定向凝固高熵合金的性能调控提供一定的参考。
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    不同TiB2含量下多元混杂铜基复合材料的摩擦磨损性能
    韦江,李恒青,刘洋赈
    为明确TiB2对混杂Cu基复合材料损伤机制的影响,采用快速真空热压烧结方法制备了石墨-TiB2混杂增强Cu基复合材料,研究了不同TiB2含量(0.5%、1.0%、1.5%和3.0%,质量分数)对复合材料摩擦因数、磨损率及磨损表面形貌等的影响。结果表明,随着TiB2含量的增加,复合材料的摩擦因数和磨损率均先降低后上升,TiB2含量为1.0%时复合材料的耐磨性较优,其磨损机制以磨粒磨损为主,伴随有黏着磨损和氧化磨损;混杂Cu基复合材料磨损表面由石墨、CuO、Fe3O4与Fe2O3构成。
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    包覆层浇注温度对铝 / 钢液 - 固复合组织及性能的影响
    杨成,李晓,姜荣恒,高思明,张达
    以304不锈钢、纯铝为试验材料,通过自主设计的浇注系统,采用液-固复合铸造工艺制备得到铝/钢双金属复合材料,对304不锈钢表面进行镀镍预处理,利用SEM及XRD等研究了纯铝浇注温度(750、780、810 ℃)对铝/钢复合界面微观形貌、成分及力学性能的影响。结果表明:与镀镍前相比,铝/镀镍钢扩散层微观形貌明显改善,镀镍层提高了铝液在钢基体表面的活性及润湿性。随浇注温度升高,扩散层剪切强度和厚度增加。810 ℃浇注温度下,铝/钢结合质量,扩散层无夹杂、气孔等缺陷,且复合界面平均剪切强度,为25.78 MPa。铝/钢扩散层显微硬度随浇注温度升高呈先增加后降低的趋势,浇注温度为780 ℃时,扩散层硬度,达到HV1 000左右。
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    熔模铸造蜡模注射成形过程中蜡料粘度的高精度建模
    杨其航 ,胡晓玉 ,马聚怀 ,王 者 ,张美娟 ,郄喜望 ,南 海 ,许庆彦 ,李言祥
    航空航天钛合金结构件熔模精密铸造中,蜡模尺寸精度决定铸件质量,而数值模拟技术是优化蜡模注射成形的核心技术,其精度高度依赖蜡料粘度模型参数。蜡料为非牛顿流体,Cross-WLF模型可精准描述其粘度-剪切速率-温度关系,但Moldflow软件的数据库缺乏该模型参数,且传统建模方法存在缺陷,简单最小二乘法易陷局部极值,牛顿法计算复杂度高且数值不稳定。因此,以Kc-4017b蜡料为研究对象,提出融合自动微分与SVD正则化的拟牛顿法,用于粘度建模;通过环形阶梯蜡模充型过程数值模拟,结合实际注射成形进行试验验证。结果表明,拟牛顿法建模决定系数R2 =0.989,显著高于最小二乘法(R2 =0.901),且残差分布更均匀;其建模参数对应的Moldflow仿真结果与蓝光扫描实测数据位移趋势吻合度高,可精准确定蜡模变形关键区域。本研究解决了蜡料Cross-WLF模型高维非线性参数建模难题,为钛合金熔模铸造蜡模注射成形数值模拟提供了可靠参数支撑,为钛合金结构件熔模精密铸造过程提供了理论基础。
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    无机温芯盒粘结剂与原砂适配性能及其界面附着机理
    王长旭,袁 永,杨宗锋,张 杨,周国栋,刘伟伟, 马 丽,张用吉,张丽娟,刘 烨
    无机粘结剂技术是环境友好型铸造材料的重要发展方向之一,近三十年来在铸铝、铸铁及铸钢领域不断取得突破。本研究以圣泉集团SQ无机粘结剂为对象,系统比较了该粘结剂在不同细度的宝珠砂与硅砂两种原砂中的性能差异,并对原砂进行了粒度、光学显微镜、电导率、角形因数、比表面积和扫描电镜等表征。结果表明,原砂类型显著影响粘结剂性能。在低粘结剂用量下,宝珠砂试样的即时抗弯强度和1 h抗弯强度显著优于硅砂试样,甚至优于硅砂试样在高粘结剂用量时的强度,这主要归因于宝珠砂特殊的表面结构所带来的强附着强度。通过SEM表征还发现,原砂表面粘结剂膜厚存在差异,宝珠砂表面粘结剂膜厚的实测值显著低于理论计算值,而硅砂的实测值略低于计算值,这一发现进一步证明了原砂表面结构对粘结剂强度性能的正面影响。本研究揭示了原砂特性对无机粘结剂性能的影响,为深入理解无机粘结剂与原砂的界面作用机制,优化造型工艺条件,拓展宝珠砂在铸铝领域的应用提供了依据和数据支撑。
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    耐低温冲击韧性球墨铸铁的研制
    黄 鹏,陈光金,王 宣,夏奇兵
    冲击韧性是指材料在受冲击载荷作用下,断裂前吸收塑性变形功的能力,揭示了材料的脆断倾向,冲击吸收能量数值越高,材料发生脆性断裂的可能性越小。球墨铸铁在低温环境下受冲击载荷时易发生脆断,为提升球墨铸铁使用范围,低温-50 ℃下具有良好冲击韧性的球墨铸铁的研究很有必要性。本研究在不加入其他合金元素的前提下,通过优化铸铁的化学成分,再对铸件进行退火处理,获得近铁素体基体组织,该铸铁抗拉强度≥380 MPa,屈服强度≥230 MPa,满足了国标QT400-18L和欧标EN-GJS-400-18LT铸铁的力学性能要求;同时满足-50 ℃低温冲击吸收能量平均值≥12 J,且单个值≥9 J,其综合力学性能达到了预期目标。
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    有色合金
    稀土元素La对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织及性能的影响
    谷欣硕,相志磊,杨子安,李继豪,韩杨,闫宇婷,陈子勇
    采用均等梯度对照试验法研究了稀土元素La对铸造Al-9Si-1.5Cu-0.4Mg合金组织、力学性能、热裂敏感性和流动性的影响。结果表明,添加La元素能够显著细化合金晶粒,随着La含量的增加合金二次枝晶臂间距呈先减小后增大的趋势;La的加入提高了共晶Si变质率,添加0.10%La的合金中,共晶Si基本呈珊瑚状;合金组织均由初生α-Al、共晶Si、θ-Al2Cu、Q-Al5Cu2Mg8Si6和П-Al8Mg3FeSi6相组成。La含量达到0.10%后开始出现富La相,随着La的增加,富La相尺寸逐渐增大。当La含量为0.10%时,合金综合性能:室温抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为364 MPa、219 MPa和6.5%;热裂敏感系数为6,较基体合金降低80%;流动长度为937 mm,较基体合金提高48.0%。
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    稀土 Ce 对含 1% 铅杂质无氧铜微观组织及性能的影响
    熊 姣,李 琨,杨湘杰
    为提升再生无氧铜的纯净度与性能,探讨了稀土Ce对其中铅(Pb)杂质的去除效果与作用机制,通过微观结构表征及性能测试,研究了Ce含量(0~0.4%,质量分数)对无氧铜微观组织、力学性能、导电性及耐腐蚀性的影响。结果表明:Ce与Pb可自发反应生成高熔点金属间化合物CePb3,从而有效细化并消除晶界处富集的Pb相。当Ce含量为0.4%时,Pb的去除率,为68.39%。适量添加Ce能显著改善无氧铜的综合性能:Ce含量为0.3%时,抗拉强度与断后伸长率,分别为111.58 MPa和8.05%;随Ce含量增加无氧铜电导率持续提升;Ce含量为0.2%时,无氧铜耐腐蚀性能,电荷转移电阻较未添加Ce的样品提升约6倍。
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    镁合金压铸模具热应力数值分析与试验研究
    隋大山,安大勇,赵泽源,何炳涛,张贤辉,陈 军
    抑制压铸模疲劳损伤是压铸工艺设计的难点之一。首先,对用于压铸型的H13模具钢进行了20~800 ℃范围的等温拉伸试验,确定了不同温度的屈服强度和塑性模量,并根据试样断口形貌确定了不同温度时的断裂方式;其次,基于有限元方法对镁合金AZ91D平板件压铸过程中铸件和铸型热应力场变化进行了数值模拟。计算结果表明,动模成形区域的温度比定模高约44.0 ℃;动模接触应力比定模高约170.7 MPa;动模剪切应力比定模高约15.1 MPa。这些结果意味着动模发生疲劳损伤的概率要高于定模。压铸试验表明,动模先于定模发生疲劳损伤;动模和定模出现腐蚀坑的位置,与温度场和应力场数值模拟结果基本一致,验证了压铸模疲劳损伤是高温和高应力共同作用的结果。
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    半固态成形对 AZ65 镁合金组织演变与力学性能的影响
    黄 亮 ,吕 峥 ,刘 骞 ,唐思文 ,陈友明 ,欧 云
    采用金属型铸造与半固态触变压铸工艺制备AZ65镁合金(Mg-6Al-5Zn),对比研究了两种成形工艺下合金的微观组织及力学性能,并分析了等温热处理过程中合金组织演变规律。结果表明:铸态组织为细小α-Mg枝晶,晶界分布着不连续的网状Mg32(Al,Zn)49与Mg17Al12共晶相。等温热处理过程中,经枝晶碎断、球化和粗化,α-Mg相转变为近球状。在560 ℃保温30 min可获得固相等效直径低至43.31 μm的优良半固态组织。与等温组织相比,半固态触变成形合金微观组织中颗粒圆整度不佳。620 ℃保温温度下,触变成形合金的抗拉强度较金属型铸造态有所提升,拉伸断口呈现解理断裂与沿晶断裂的混合断裂模式。
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    热处理对 AZ91 镁合金腐蚀性能及氢脆行为的影响
    戴 磊,张 江,刘书畅
    系统探究了T4固溶与T6固溶时效工艺对AZ91镁合金腐蚀行为及氢脆敏感性的调控机制。微观组织表征显示,T4处理促使原始粗大骨骼状Mg17Al12相完全固溶于基体,而T6时效则诱导Mg17Al12相以非连续层片状形式析出于晶界,同时在晶粒内部形成弥散分布的颗粒结构。电化学腐蚀测试结果表明,热处理显著提升了合金的耐蚀性,其中T4处理通过消除大阴极-小阳极电化学效应并增加基体铝含量实现耐蚀性能提升,T6处理则主要得益于Mg17Al12相的细化与均匀分布。氢致延迟断裂测试结果表明,热处理后样品的氢脆抗力显著增强,T4处理主要源于Mg17Al12相的完全溶解抑制了氢陷阱形成,T6处理则主要归因于析出强化效应与杂质氢陷阱密度的降低。
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    工艺技术
    复杂薄壁汽车车门压铸过程不同温控策略数值模拟分析
    廖铭煜,刘宝林,姚佳宏,安肇勇,张伟,万里,康进武
    基于智铸超云—压铸CAE云计算平台,对汽车车门一体化压铸过程中的不同温控策略进行了数值模拟分析。通过对三种温控方案(空冷、油加热+水加热+水冷、全水冷)的位移场、应力场和翘曲特性进行对比研究,结果表明:方案1的冷却效率较低,易导致边缘区域位移和应力集中,从而产生铸造缺陷;方案3的冷却效果,热位移最小,且整体温度分布均匀,有效减少了翘曲,但中部区域仍存在应力集中问题;方案2在冷却均匀性和位移分布上表现,减少了边缘和中部的应力集中现象。试验验证结果表明:采用油加热+水加热+水冷的温控策略和低速匀加速压射工艺的压铸工艺,模拟结果与测量结果在大多数位置点上具有较好的一致性,但在少数位置点上存在较大差异。
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    A356 铝合金涡旋盘半固态压铸工艺研究
    林承杉,王火生,张 荣,廖 亮,陈运铨
    研究了A356铝合金涡旋盘的压铸成形工艺,通过数值模拟对比了液态压铸、半固态压铸工艺的缺陷控制效果。经过优化,采用半固态真空压铸工艺进行了生产验证,并对铸件进行了金相分析及性能测试。结果表明,半固态充填过程铝液流态比液态压铸更平稳,涡旋盘螺旋齿和底面等关键部位产生的卷气量、氧化夹杂量和缩孔更少,通过抽真空可进一步降低缺陷数量。涡旋盘半固态真空压铸件组织致密,无明显气孔、缩孔和疏松等缺陷,其铸态组织为圆整的等轴晶,Si相以共晶团形式分布在Al基体中,经T6热处理后共晶Si相球化为均匀分布的细小颗粒,涡旋盘HB硬度由铸态的53.1提升至93.5,高于同规格低压铸造涡旋盘的硬度。
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    AlSiCuSc 合金涡轮蜗壳熔模铸造工艺与数值模拟研究
    郑宗文,张荣强,付金龙 ,孟晓东,李俊涛
    涡轮蜗壳作为涡轮增压器的关键承压部件,其内部质量直接决定了增压器的可靠性与寿命。熔模铸造是生产该类复杂薄壁件的常用方法,但在生产过程中易因工艺设计不当而产生缩孔、缩松及裂纹等铸造缺陷。本研究以某型号AlSiCuSc合金涡轮蜗壳为对象,利用ProCAST软件对设计的三种工艺方案进行数值模拟,对比和分析铸件铸造缺陷产生的位置及原因,确定了的工艺方案并进行了试验验证。结果表明,模拟与试验结果保持一致,验证了模拟的可行性和准确性。本研究为涡轮蜗壳的高质量、高合格率熔模铸造生产提供了可靠的理论依据和工艺优化途径。
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    标准化
    行业标准《变形镁及镁合金扁铸锭》解读
    刘金学,陈黎松,张 振,马宝平 ,肖 阳,孙本双
    针对YS/T 695—2009标准不能满足行业使用需求的现状,开展了修订工作。本文简述了YS/T 695—2025《变形镁及镁合金扁铸锭》新行业标准的制定背景与发展历程,介绍了修订的主要过程与核心内容,包括新增7个合金牌号、规范产品形状与尺寸偏差、加强低倍组织与显微组织要求、引入超声波探伤及质量保证附录等关键技术修订点及其依据,评价了该标准在整合国内外先进生产实践、细化技术指标后的标准水平,有效解决了原标准的滞后问题。
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