鋁-鋼液-固復合鑄造工藝及其組織性能研究.pdf

1、隨著輕量化的發(fā)展,復合材料的應用成為當前工業(yè)領域的主要研究方向之一。本文結合工廠活塞的實際生產,對鋁鋼液固復合工藝進行了研究。鑄態(tài)鋁合金活塞在實際工作環(huán)境中易發(fā)生熱應力開裂現象,為了防止這種情況,通常在鑄造過程中采用固態(tài)鋼條與液態(tài)鋁合金鑄造復合的工藝。然而鋼鋁異種金屬之間的復合連接過程不易控制,兩者之間是否能形成性能良好的冶金結合界面是重點和難點。本文通過對鋁/鋼液固復合工藝及界面組織的研究,對該工藝提出了優(yōu)化探討和理論支持。重點研究了

2、Q235冷軋鋼基底的表面處理、鋁/鋼液固復合工藝對鋼鋁復合樣品界面組織和性能的影響。
　　鋼材在大氣工作環(huán)境下,容易在表面形成一層氧化物鐵銹層。本文研究的鋁/鋼液固復合項目的最終目的是達到鋁鋼之間的冶金復合。而該層氧化物將極大的阻礙了冶金復合進程,即使成功達成冶金復合,也會在界面中引入大量的雜質,嚴重影響了復合層的質量進而影響工件的強度。本文采用酸洗除銹后熱浸鍍熔鹽、電化學鍍金屬鍍層等表面處理對鋼材基底進行了處理,以期解決鋼鋁復合

3、過程中自然氧化和二次氧化的問題;
　　為了實現良好的冶金結合,本文通過控制液固雙金屬復合過程中的溫度、壓強、預熱溫度、保溫時間等參數,同時排除實驗過程中的二次氧化干擾,對不同工藝參數所得到的鋼鋁復合結果進行了分析。最后分析結果表明:采用Ni-Cu鍍層表面處理、澆鑄溫度730℃、預熱時間90s、保溫時間90s的工藝參數所得的樣品性能最佳;
　　根據所研究出的最佳工藝參數,對工廠實際生產的柴油機鋁合金活塞(ZL109)加裝防開裂

4、鋼條(DC01)工藝進行了改進,鋼鋁冶金復合結果達到預期,效果良好。
　　結果表明:對Q235鋼基底進行表面處理可以有效地改善ZL109鋁合金在Q235鋼基底表面的潤濕性;選取適當的預熱溫度和預熱時間,是鋼鋁形成冶金結合的必要條件。鍍Ni-Cu復合鍍層可以很明顯地改善鋁鋼液固結合中的潤濕性并防止二次氧化的產生。通過該工藝復合的Q235(700℃)/ZL109(730℃)復合界面為冶金結合,界面組織為α-Fe、α-Al、FeAl3、