《鎂合金航空鑄件用複雜砂芯成型性及潰散性調控機制》是依託華中科技大學，由樊自田擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鎂合金航空鑄件用複雜砂芯成型性及潰散性調控機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：樊自田
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
新一代航空鑄件大量採用高強度、低密度的鎂鋁鈦合金材料，鑄件結構向整體化、空心薄壁化、複雜化方向發展，鑄造砂芯變得十分複雜、鑄件內腔很難清理。對砂芯的性能要求也十分苛刻，要兼有優良的成型性、足夠強度、低發氣量和傑出的鑄後潰散性。複雜砂芯的成型及其鑄件清理一直是鎂合金航空鑄件生產的瓶頸。本課題將研究鎂合金航空鑄件用複雜砂芯的成型性、潰散性及其調控機制，研究優良成型性、足夠強度、低發氣量的新型砂芯材料及其在鑄造過程中的結構演化規律，研究外溫度場和力場作用下複雜砂芯的潰散機理及其鑄件高效清理新方法，為突破複雜鎂合金航空鑄件的製造難題奠定理論基礎。擬以典型航空複雜鎂合金鑄件為對象，研究複雜砂芯的成型性、潰散性及其表征方法；採用微波加熱獲得高強度水溶性陶瓷砂芯，研究新型砂芯材料組成及其在鑄造過程中的結構演化；輔助振動、射流等方法實施砂芯潰散，研究外力場作用下複雜砂芯的潰散機理及其鑄件的高效清理方法。
結題摘要
為了解決複雜鎂合金鑄件成形及其高效清理難題，開展了複雜細長砂芯的成形性、潰散性及其表征方法研究；研究了微波加熱硬化水溶性硫酸鎂砂芯的性能特徵及其抗濕強化機理；研究了可溶性氧化鋁基型芯的性能特徵及其高效脫芯方法；提出了一種綜合化學溶解、振動破碎和超聲空化的型芯複合清理新技術，採用發明的清理新裝置研究了不同工藝參數對型芯清理效率的影響；模擬分析了鎂合金澆注時型芯的受熱溫度變化；研究了不同型芯材料鑄造成形複雜內腔鎂合金零件的實際效果。研究結果表明：影響砂芯成形性的因素有砂芯的形狀、原砂種類和射芯壓力等，影響砂芯潰散性的因素有受熱溫度和原砂種類等；微波加熱硬化水溶性硫酸鎂砂芯具有良好的常溫強度、表面安定性、高溫潰散性及水溶清理性，發氣性小，但抗吸濕性較差；採用硫酸鋁、高嶺土或硫酸鈉改性硫酸鎂水溶液，均能較大提高砂芯的抗吸濕性；採用硫酸鎂砂芯表面塗刷凡士林或石蠟的方法，可大幅提高砂芯的抗吸濕性；可溶性氧化鋁基型芯較佳配方為漿料粉液比2.4~2.6g/ml、固化劑加入量1~2wt.%、粗粉加入量0~20wt.%，較佳的燒結工藝為燒結溫度800~900℃、保溫時間2~3小時；燒結溫度的升高可增加莫來石相的含量，氧化鈦的加入可提高型芯的強度、降低型芯的溶失率和顯氣孔率，硼砂的加入可大幅提高型芯的強度、降低型芯的顯氣孔率和溶失率，石英粉的加入可提高型芯的溶失率和顯氣孔率、降低型芯的強度，氫氧化鈉鹼液可較快溶失脫除氧化鋁基型芯；發明的型芯清理新方法及裝置可較快地清理內腔中的殘留型芯，較優的清理工藝參數為清理液NaOH濃度5wt.%、振動電機偏心塊夾角2/18π、超音波功率1200W。鎂合金澆注時熱容量低，型芯的受熱溫度低，溫度超過300℃的時間較短；採用本研究發明的型芯新材料及其清理新方法可完成複雜內腔結構鎂合金鑄件的高效清理，驗證了本研究成果在複雜內腔鎂合金零件實際鑄造中的套用。本項目研究成果對提高我國航空航天鎂鋁合金複雜鑄件及其它複雜鑄件的製造水平，都具有重要的理論與實際意義。
