《高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金組織性能控制機理》是依託武漢工程大學，由蔣文明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金組織性能控制機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣文明
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
航空航天、汽車等行業的迅速發展對複雜鎂合金精密鑄件的需求越來越大、性能要求越來越高。消失模殼型鑄造是一種生產複雜鎂合金鑄件的精密鑄造方法，它利用乾砂真空振動緊實、薄壁型殼澆注，綜合了消失模鑄造和熔模鑄造的優勢，可獲得高品質複雜鎂合金鑄件。然而，鎂合金鑄件組織多呈樹枝晶、力學性能偏弱，這較大影響了鎂合金鑄件的套用，採取措施改善鎂合金鑄件組織性能是擴大鎂合金套用的關鍵問題。本項目結合消失模殼型鑄造自身特點，將高頻振動套用於消失模殼型鑄造鎂合金凝固過程，探索一種便捷、經濟、有效的細化鑄件組織、提高鑄件性能的新方法。具體研究高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金熔體傳熱、傳質及充型特徵，研究高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金組織性能的演變規律及機理、影響因素及最佳化設計，研究鎂合金鑄件缺陷特徵及其形成機制，研究鎂合金組織性能控制機理。本項目將為鎂合金消失模殼型鑄造振動凝固新方法的實際套用奠定理論基礎和技術支持。
結題摘要
航空航天、汽車等行業的迅速發展對複雜鎂合金精密鑄件的需求越來越大、性能要求越來越高。消失模殼型鑄造是一種適合生產複雜鎂合金鑄件的精密鑄造方法，然而，鎂合金鑄件組織多呈樹枝晶、力學性能偏弱，較大影響了鎂合金鑄件的套用。本項目結合消失模殼型鑄造自身特點，將高頻振動套用於消失模殼型鑄造鎂合金凝固過程，研發了一種便捷、經濟、有效的細化鑄件組織、提高鑄件性能的新方法。研發了一套消失模殼型鑄造高頻振動試驗設備系統，研究了高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金熔體傳熱、傳質及充型特徵，研究了高頻振動下消失模殼型鑄造鎂合金組織性能的演變規律及機理，研究了鎂合金鑄件缺陷特徵及其形成機制，最後進行了複雜鎂合金鑄件的澆注實踐驗證。研究結果表明：高頻振動的施加明顯加快了消失模殼型鑄造中鎂合金金屬液的凝固速度，使得鎂合金熔體中溶質的擴散更加均勻；高頻振動明顯提高了消失模殼型鑄造鎂合金的充型能力，不同澆注溫度下相比於未振動充型能力均得到顯著提高，且澆注溫度越低，充型能力的提高幅度越大，在澆注溫度為690℃時，充型長度提高了75.6%，充型面積提高了82.3%。隨著振動頻率和振幅的增加，鎂合金的充型能力逐漸提高；高頻振動明顯改善了消失模殼型鑄造鎂合金的顯微組織和力學性能，初生相和第二相的晶粒尺寸、形貌及分布均得到顯著改善，初生相呈細小等軸晶均勻分布，第二相呈細小顆粒狀彌散分布於晶界處。隨著振動頻率和振幅的增大，初生相和第二相的尺寸和形貌改善效果更加顯著，鎂合金力學性能和密度不斷提高；隨著試樣壁厚增加，晶粒尺寸和形貌改善效果更加顯著，鎂合金力學性能和密度提高幅度不斷增大；隨著澆注溫度的升高，晶粒尺寸增大，而樹枝晶的數量減少，高頻振動有利於樹枝晶的消除，但澆注溫度過低不利於振動發揮最佳效果；相比未振動條件下，初生相的晶粒尺寸減小了51%，形狀係數增大了88%，第二相的長、寬和長寬比分別減小了79.6%、32.7%和69.7%，鑄態鎂合金的抗拉強度、屈服強度和硬度分別提高了60%，38%和59%；研究了高頻振動消失模殼型鑄造鎂合金澆不足、冷隔、氧化膜、夾雜、孔洞等典型缺陷特徵和形成機理；獲得了具有充型完整、組織細小緻密的複雜鎂合金鑄件，驗證了該新方法的實際套用效果。本項目研究成果將為鎂合金消失模殼型鑄造振動凝固新方法的實際工業套用奠定理論基礎和技術支持。
