Gegoten aluminiumlegeringen worden veel gebruikt in de auto-industrie en luchtvaartindustrie vanwege hun uitstekende gietprestaties, goede corrosiebestendigheid, hoge specifieke sterkte en lage productiekosten. De A356 aluminiumlegering is een veel gebruikte Al-Si gietlegering. Vanwege de goede vloeibaarheid, goede luchtdichtheid, kleine krimpsnelheid en kleine opwarmneiging wordt het meestal gebruikt om gietstukken met complexe structuren te maken, zoals cilinderkoppen van automotoren, schuifonderdelen en wielnaven. .
Met de ontwikkeling van de auto-industrie stelt de uitbreiding van het toepassingsgebied hogere eisen aan de mechanische eigenschappen en warmteafvoer van onderdelen. De treksterkte van de metaalgietlegering A356 is ongeveer 180 MPa, de rek is ongeveer 5,0% en het warmtegeleidingsvermogen bij kamertemperatuur is ongeveer 150,7 W/(m∙K). De belangrijkste factoren die de mechanische eigenschappen van gegoten aluminiumlegering beïnvloeden zijn het type, de grootte en de morfologie van fasen in de legering en de aard, hoeveelheid en verdeling van gietfouten. Tijdens het persgietproces worden door het effect van druk de korrels verfijnd en de dichtheid van de structuur verhoogd, waardoor de mechanische eigenschappen van het gietstuk verbeteren. De treksterkte van het vloeibare extrusiegietwerk kan 208,975 MPa bereiken en de rek 8,58%. Bovendien neemt de thermische geleidbaarheid van de legering aanzienlijk toe naarmate de gietdruk toeneemt. Echter, door de snelle vulsnelheid van vloeibaar metaal bij vloeibaar persgieten, is het onvermijdelijk dat gas wordt ingesloten en gietfouten veroorzaakt. Na het bereiden van de halfvaste slurry wordt knijpgieten uitgevoerd om de viscositeit van de slurry te verhogen en gietfouten zo veel mogelijk te elimineren. Zhu Liang gebruikte halfvast persgieten om pijlers van aluminiumlegering A356 te maken. Door de sferoïdisatie van α-Al en de verfijning van eutectisch Si in de microstructuur, werden de mechanische eigenschappen verbeterd en werd de treksterkte beter vergeleken met continu gieten. 7,8%, nam de rek toe met 350%.
Monsters van de legering A356 werden bereid met drie gietmethoden: Permanent vormgieten, vloeibaar persgieten en halfvast persgieten. Hun microstructuur en eutectische Si fasemorfologie werden geobserveerd en hun thermische geleidbaarheid en mechanische eigenschappen werden getest en geanalyseerd. Om de toepassingsgebieden van A356 aluminiumlegering te begrijpen.
Testmaterialen en -methoden
Testmateriaal
Het testmateriaal is een in de handel verkrijgbare aluminiumlegering A356 en de samenstelling wordt weergegeven in tabel 1.
Testmethode en -apparatuur
In de test werden drie verschillende gietmethoden gebruikt, waaronder PMC, LSC en SSC. Bij PMC werd de SG-7.5-10 kroes-weerstandsoven gebruikt om de commerciële A356 aluminiumlegering opnieuw te smelten. Toen de temperatuur steeg tot 720°C, werd 26 met een massafractie van 1% toegevoegd voor raffinage (ontgassen en slakverwijdering). en vervolgens in een op 250 ℃ voorverwarmde mal gegoten om een gietstuk te verkrijgen. Knijpgieten maakt gebruik van een 600T horizontale knijpgietmachine met een injectiekracht van 784 kN, een specifieke druk van 101 MPa en een houddruk van 15 s. De vloeistof van de aluminiumlegering wordt in de cilinder van de knijpgietmachine gegoten, die is voorverwarmd bij 250 ℃ nadat de zuiveringsslak is verwijderd en is blijven staan, waarna de legeringenslurry in de bij 250 ℃ voorverwarmde mal wordt geduwd voor extrusie. SSC, aan de andere kant, giet de gesmolten A356 aluminiumlegering in een trommeltype halfvaste slurrymachine om slurry te maken (uitlaattemperatuur is 590°C), en injecteert het vervolgens in het vat van de extruder voor extrusie. De afmetingen van het gevormde onderdeel zijn 160 mm × 170 mm × 8 mm.
De monsters van verschillende gietmethodes werden ruw geslepen en fijn geslepen om het oppervlak glad te maken en te polijsten, en vervolgens gedurende 20 s gecorrodeerd met 0,5% HF-oplossing. De microstructuren van de drie gietstukken werden waargenomen onder een metallografische microscoop (4XG-MS). De eutectische Si fase en de trekbreuk werden waargenomen met rasterelektronenmicroscopie (QUANTAFG-450). Röntgendiffractometer (D/max-2400) werd gebruikt voor faseanalyse, 2θ was 20°~90° en de roosterconstante werd geanalyseerd met Jade5.0 software. De thermische diffusie wordt gemeten door LFA457 laser thermische geleidbaarheid analyzer, de testtemperatuur is 25 ° C, en de grootte van het monster is φ12.7 mm ×
λ=α-ρ-c (1)
In de formule is α de thermische diffusie, m㎡/s; ρ is de dichtheid, g/cm³; J/(g-K).
Gebruik een draadsnijmachine om het trekmonster te snijden (zie afbeelding 1), gebruik de WDW-100D elektronische universele materiaaltestmachine om een trekproef uit te voeren en registreer de treksterkte en rek van het monster. De HB-3000B Brinell hardheidsmeter werd gebruikt om de hardheid van de legering te testen.
Invloed van het gietproces op de eigenschappen van aluminiumlegering A356 Conclusie
- De gietmethode beïnvloedt de microstructuur en morfologie van de A356 aluminiumlegering aanzienlijk. De α-Al korrels van het metaalgietmonster zijn grove dendrieten met een gemiddelde grootte van 137,807 μm, en de eutectische Si fase bestaat in lat- en lamellaire vorm met een gemiddelde diameter van 4,04 μm; de korrels zijn duidelijk verfijnd, met de kleinste cellulaire kristallen, met een gemiddelde grootte van slechts 43,512 μm. De eutectische Si fase verandert in een slanke staafvorm, en de gemiddelde diameter daalt tot 2,05 μm; de gemiddelde grootte van de korrels verkregen door semi-vaste persgieten is 64,824 μm, iets groter dan vloeibaar persgieten, maar de vorm is meer afgerond, de gemiddelde diameter van de eutectische Si fase daalt tot 1,61 μm, en wordt een worm-achtige vorm met kleine afmetingen, gebogen vorm, en stompe randen.
- Vacatures en dislocaties, korrelgrenzen, vaste oplossing van elementen, etc. zorgen ervoor dat de thermische geleidbaarheid van de legering lager is dan die van zuivere metalen, maar de thermische geleidbaarheid van A356 aluminiumlegering is het meest gevoelig voor de morfologie van de eutectische Si fase. Naarmate de grootte en aspectverhouding van de eutectische Si fase afnemen en de rondheid toeneemt, vertonen de thermische geleidbaarheid en de thermische diffusiecoëfficiënt een opwaartse trend. Het warmtegeleidingsvermogen van metaalgietstukken is 150,064 W/(m?K) en het warmtegeleidingsvermogen van vloeibare extrusiegietstukken is gestegen tot 2,0%, terwijl de halfvaste extrusiegietstukken grotere α-Al korrels, ronde vormen en eutectisch Si hebben. De kleine afmetingen en gepassiveerde grenzen verminderen de kans op verstrooiing van vrije elektronen. Het warmtegeleidingsvermogen bedraagt 160.220 W/(m?K), wat 6,7% hoger is dan dat van metaalgietwerk.
- Door spuitgieten kunnen de interne gietdefecten van de A356 aluminiumlegering worden verminderd en de mechanische eigenschappen worden verbeterd. De treksterkte van het metaalgietwerk is 179,930 MPa, de rek is 3,19% en de hardheid (HB) is 55. De treksterkte van het vloeibare extrusiegietwerk is 209,446 MPa, de rek 6,93% en de hardheid (HB) is 64; de treksterkte van het halfvaste extrusiegietwerk is 223,514 MPa, de rek 13,68% en de hardheid (HB) is 71, wat aanzienlijk beter is dan metaalgietwerk.
