주조 알루미늄 합금은 우수한 주조 성능, 우수한 내식성, 높은 비강도 및 낮은 생산 비용으로 인해 자동차 제조 및 항공 산업 분야에서 널리 사용됩니다. A356 알루미늄 합금은 일반적으로 사용되는 주조 Al-Si 합금입니다. 유동성이 좋고 기밀성이 우수하며 수축률이 적고 가열 경향이 작기 때문에 일반적으로 자동차 엔진 실린더 헤드, 슬라이더 부품 및 휠 허브와 같은 복잡한 구조의 주물을 제조하는 데 사용됩니다. .
자동차 산업의 발전과 함께 적용 범위가 확대됨에 따라 부품의 기계적 특성과 방열 기능에 대한 요구 사항이 높아졌습니다. 금속 금형 주조 A356 합금의 인장 강도는 약 180MPa, 연신율은 약 5.0%, 실온에서의 열전도율은 약 150.7W/(m∙K)입니다. 주조 알루미늄 합금의 기계적 특성에 영향을 미치는 주요 요인에는 합금의 상 유형, 크기 및 형태, 주조 결함의 특성, 양 및 분포가 포함됩니다. 스퀴즈 주조 공정 중에 압력의 영향으로 입자가 정제되고 구조의 밀도가 증가하여 주조의 기계적 특성이 향상됩니다. 액체 압출 주조의 인장 강도는 208.975MPa에 달하고 연신율은 8.58%에 달할 수 있습니다. 또한 주조 압력이 증가함에 따라 합금의 열전도율이 크게 증가합니다. 그러나 액체 스퀴즈 주조에서 액체 금속의 충전 속도가 빠르기 때문에 가스가 갇혀 주조 결함이 발생하는 것은 불가피합니다. 반고체 슬러리를 준비한 후 스퀴즈 주조를 수행하여 슬러리의 점도를 높이고 주조 결함을 최대한 제거합니다. Zhu Liang은 반고체 스퀴즈 주조를 사용하여 A356 알루미늄 합금 교각을 준비했습니다. α-Al의 구상화와 미세 구조에서 공융 Si의 미세화로 인해 기계적 특성이 향상되고 연속 주조에 비해 인장 강도가 향상되었습니다. 연신율은 7.8%, 연신율은 350% 증가했습니다.
A356 합금 샘플은 세 가지 주조 방법을 사용하여 준비했습니다: 영구 주형 주조, 액체 스퀴즈 주조 및 반고체 스퀴즈 주조. 미세 구조와 공융 Si 상 형태를 관찰하고 열전도율과 기계적 특성을 테스트 및 분석했습니다. A356 알루미늄 합금의 응용 분야를 이해합니다.
테스트 자료 및 방법
테스트 자료
테스트 재료는 상용 A356 알루미늄 합금이며, 그 구성은 표 1에 나와 있습니다.
테스트 방법 및 장비
테스트에는 PMC, LSC, SSC 등 세 가지 주조 방법이 사용되었습니다. 그 중 PMC는 SG-7.5-10 우물형 도가니 저항로를 사용하여 상업용 A356 알루미늄 합금을 재용해했습니다. 온도가 720°C까지 올라가면 정련(탈기 및 슬래그 제거)을 위해 질량 분율 1%의 26을 첨가한 다음 그대로 두었습니다. 그리고 250℃에서 예열된 주형에 부어 주물을 얻습니다. 스퀴즈 주조는 사출력 784kN, 비압력 101MPa, 보압 15초의 600T 수평 스퀴즈 주조기를 사용하여 정련 슬래그를 제거한 후 250℃로 예열된 스퀴즈 주조기의 실린더에 알루미늄 합금 액을 붓고 방치한 후 합금 슬러리를 250℃로 예열된 금형에 밀어 넣어 압출하는 방식입니다. 반면 SSC는 제련된 A356 알루미늄 합금 용융물을 드럼형 반고체 슬러리 기계에 부어 슬러리(출구 온도 590°C)를 만든 다음 압출기 배럴에 주입해 압출합니다. 성형된 부품의 크기는 160mm × 170mm × 8mm입니다.
서로 다른 주조 방법의 샘플을 거칠게 연마하고 미세하게 연마하여 표면을 매끄럽게 연마한 다음 0.5% HF 용액으로 20초 동안 부식시켰습니다. 세 주조물의 미세 구조를 금속 조직 현미경(4XG-MS)으로 관찰했습니다. 공융 Si 상과 인장 파괴는 주사 전자 현미경(QUANTAFG-450)으로 관찰했습니다. 위상 분석에는 X-선 회절분석기(D/max-2400)를 사용했고, 2θ는 20°~90°, 격자 상수는 Jade5.0 소프트웨어로 분석했습니다. 열 확산도는 LFA457 레이저 열전도도 분석기로 측정하고, 테스트 온도는 25°C, 샘플 크기는 φ12.7mm××입니다.
λ=α-ρ-c (1)
공식에서 α는 열 확산도(m㎡/s), ρ는 밀도(g/cm³), J/(g-K)입니다.
와이어 절단기를 사용하여 인장 시편을 절단하고(그림 1 참조), WDW-100D 전자 범용 재료 시험기를 사용하여 인장 시험을 수행하고, 시편의 인장 강도와 연신율을 기록합니다. 합금의 경도를 테스트하기 위해 HB-3000B 브리넬 경도 시험기를 사용했습니다.
주조 공정이 A356 알루미늄 합금의 특성에 미치는 영향 결론
- 주조 방법은 A356 알루미늄 합금의 미세 구조와 형태에 큰 영향을 미칩니다. 금속 주조 주조 샘플의 α-Al 입자는 평균 크기가 137.807 μm의 거친 수상 돌기이며, 공융 Si 상은 평균 직경이 4.04 μm의 라스 및 라멜라 모양으로 존재하며, 입자는 분명히 정제되어 평균 크기가 43.512 μm에 불과한 가장 작은 세포 결정을 보여줍니다. 공융 Si 상은 가느다란 막대 모양으로 변하고 평균 직경은 2.05 μm로 떨어집니다. 반고체 스퀴즈 주조로 얻은 입자의 평균 크기는 64.824 μm로 액체 스퀴즈 주조보다 약간 크지만 모양이 더 둥글고 공융 Si상의 평균 직경은 1.61 μm로 떨어지고 작은 크기, 곡선 모양 및 무딘 모서리를 가진 벌레 모양이됩니다.
- 공극 및 전위, 입자 경계, 원소 고용체 등으로 인해 합금의 열전도도가 순수 금속보다 낮아질 수 있지만 A356 알루미늄 합금의 열전도도는 공융 Si 상 형태에 가장 민감합니다. 공융 Si상의 크기와 종횡비가 감소하고 진원도가 증가함에 따라 열전도율과 열확산 계수는 상승 추세를 보입니다. 금속 금형 주물의 열전도도는 150.064W/(m?K)이고 액체 압출 주물의 열전도도는 2.0%로 증가한 반면 반고체 압출 주물은 α-Al 입자가 크고 둥근 모양을 가지며 유텍 Si 작은 크기와 부동태화 경계는 자유 전자의 산란 확률을 줄입니다. 열전도율은 160.220W/(m?K)에 달하며, 이는 금속 주조보다 6.7% 더 높습니다.
- 스퀴즈 주조를 통해 A356 알루미늄 합금의 내부 주조 결함을 줄이고 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 금속 금형 주조의 인장 강도는 179.930 MPa, 연신율은 3.19%, 경도(HB)는 55입니다. 액체 압출 주조의 인장 강도는 209.446 MPa, 연신율은 6.93%, 경도 (HB)는 64로 상승하고, 반고체 압출 주조의 인장 강도는 223.514 MPa, 연신율은 13.68%, 경도 (HB)는 71로 증가하여 금속 주조에 비해 크게 향상됩니다.
