壓縮機(jī)活塞Er變質(zhì)性能強(qiáng)化與重力鑄造過程仿真研究.pdf

1、活塞是往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)的關(guān)鍵零件，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行性能、振動(dòng)和噪聲等有著重要的影響。ZL108合金具有密度小、比強(qiáng)度高、熱膨脹率低和熱傳導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)，但是未變質(zhì)合金共晶硅呈粗大片狀形式分布于α-Al相基體中，對(duì)合金性能產(chǎn)生不利影響。本文采用拉伸性能測試、定量金相分析、X射線衍射、掃描電鏡和能譜分析等手段研究了稀土Er對(duì)ZL108合金共晶硅的變質(zhì)作用和機(jī)理，同時(shí)采用ProCAST軟件對(duì)鋁活塞金屬型重力鑄造成形過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，預(yù)測并實(shí)驗(yàn)

2、驗(yàn)證了活塞鑄件縮松缺陷情況。
　　稀土Er主要通過雜質(zhì)誘發(fā)孿晶機(jī)制對(duì)共晶硅產(chǎn)生明顯的變質(zhì)作用，具有良好的變質(zhì)長效性和重熔性。除極少量固溶于α-Al相外，稀土Er主要以Al3Er金屬間化合物形式析出。當(dāng)稀土Er加入量超過0.6％時(shí)，部分稀土Er以點(diǎn)狀A(yù)1SiEr相和針狀A(yù)lSiCuEr相存在，針狀A(yù)lSiCuEr相對(duì)合金基體產(chǎn)生切割作用，對(duì)合金性能產(chǎn)生不利影響。當(dāng)稀土Er含量為最佳加入量0.6％時(shí)，共晶硅得到完全變質(zhì)，由粗大片狀轉(zhuǎn)變

3、為珊瑚狀結(jié)構(gòu)，其平均長度和長寬比分別為5.84um和3.89，較未變質(zhì)共晶硅分別減小了73.81％和62.99％，同時(shí)α-Al相二次枝晶臂間距為22.0um，較未變質(zhì)合金減小了32.31％。稀土鋁合金鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率分別為220.2MPa和2.53％，較未變質(zhì)合金分別提高了22.20％和39.01％，其拉伸斷裂形式由脆性斷裂向脆性和韌性斷裂的混合斷裂模式轉(zhuǎn)變。在515℃×5h固溶+205℃×8h時(shí)效熱處理過程中，表面能態(tài)較高的珊

4、瑚狀共晶硅球?；Ч己茫辖鹦阅艿玫竭M(jìn)一步提高。
　　采用垂直縫隙式澆注系統(tǒng)的鋁活塞鑄件金屬型重力鑄造過程中，鋁液流動(dòng)平穩(wěn)，從下向上逐漸充型。在澆注溫度為740℃和模具預(yù)熱溫度為250℃時(shí)，數(shù)值模擬獲得的鑄件凝固時(shí)間為114.1s，活塞部分凝固時(shí)間為66.0s。當(dāng)鑄件最低溫度達(dá)到400℃、開模時(shí)間達(dá)到227s，鑄件最大應(yīng)力出現(xiàn)在直澆道底端拐角處，為100.2MPa，同時(shí)活塞上部應(yīng)力較大，為85.9MPa。模擬預(yù)測活塞銷座上部和頂