砂型铸造铝合金的组织控制工艺研究文献综述

 2022-10-25 11:10

文献综述(或调研报告):

一、引言

铸造铝合金有着良好的力学性能,在工业中得到了广泛应用,是汽车、造船、 航空航天及其他制造行业的重要结构材料。在汽车工业中使用铝合金,可以减轻自重,提高功率质量比,从而节约能源、提高效率。随着科学技术的发展铸造铝合金得到了越来越广泛的应用,铝合金铸件越来越广泛地用来代替钢铁铸件。铝合金的需求量一直在变高,例如,80年代末到90年代初,在铸件总量停滞甚至下降的时候,日本的铝铸件产量一直保持着年递10%左右的高增长率,可以认为铸造铝合金的研究及应用将会持续发展下去。目前主要研究铝合金的熔炼和铸造工艺,如:铝合金净化、变质、细化、合金化等,这些工艺方法可以加强铸造合金的工艺性,从而提高合金的性能,生产出更优质的铸件。

铸造铝硅系合金具有密度低、铸造性能好、收缩率小、热裂敏感性低、加工性能优良和价低等一系列优点,作为结构材料在制造行业中受到了很大的重视。但是铸造铝硅合金的力学性能还有待提高,那么如何在尽可能节约成本的条件下提高力学性能就成了一个值得研究的问题。[1-2]

国内的铸造铝合金工业发展迅速,并且从国外引进了大量先进技术,但是自主研发水平尚有欠缺,现有铸造铝硅合金的性能还不能完全满足要求。所以通过各种工艺手段对铸造铝硅合金实现综合性能的提高,并且尽可能降低生产成本,提高生产效率,是接下来研究的方向。[3]

二、铸造铝合金介绍

目前亚共晶铝硅合金A357在国外得到了广泛应用,随着现代工业中铸造铝合金件的要求越来越高,研究新型高强度铝硅合金成为了焦点。Al-Si-Cu-Mg合金是重要的研究对象,它有着良好的铸造性能,可以通过热处理得到优异的力学性能。图一是铝硅合金的二元相图,可以看出是它共晶型相图。在室温下有alpha;(Al)和beta;(Si)两种组织。[23]

[23]

铸造铝合金中比较常见的有Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn以及Al-Si四类合金。Al-Cu系铸造铝合金具有高强度、比较优良延展性、高温性能和易切削性,缺点是Al-Cu系铸造铝合金结晶温度范围宽,铸造性差,易产生缩孔、疏松和裂纹等铸造缺陷。[4]Al-Mg系铸造铝合金力学性能比较好,强度高、好的,延伸性、韧性和耐蚀性较好。不过该系合金有裂纹倾向、易出现氧化夹渣,且有自然时效倾向。[5-6] Al-Zn系合金有着力学性能好,加工性能以及尺寸稳定性较好。但是耐蚀性能较差,比重偏析现象比较严重[7]

铝硅系合金是铝合金中目前应用最广泛的材料,它有着丰富的资源储备,而且绿色环保。Al-Si系合金中Si含量所占比例一般为4%~22%,A1-Si合金在铸态下具有较好的流动性,较好的的力学性能,以及较好的导热导电性。经过热处理后的合金各项指标可以获得较大的提高。A1-Si系合金可以分为分为三类:亚共晶A1-Si合金,共晶A1-Si合金和过共晶Al-Si合金。

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