單向凝固鋁鑄件中孔洞形成的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要綜述了Al-Si合金鑄件中孔洞缺陷的形成機(jī)理及其諸多影響因素，重點(diǎn)講述氫含量和氧化夾雜含量對(duì)鋁合金鑄件凝固過(guò)程中孔洞缺陷形成的影響。鑄件生產(chǎn)過(guò)程中形成的孔洞一般是在氣體析出和凝固收縮兩個(gè)因素共同作用下形成的。為了消除凝固收縮對(duì)孔洞形成的影響，并實(shí)現(xiàn)凝固條件恒定可控，我們自行設(shè)計(jì)了X射線-溫度梯度儀(X-ray Temperature Gradient Stage簡(jiǎn)稱(chēng)：XTGS)實(shí)驗(yàn)裝置。通過(guò)這個(gè)裝置，可以使試樣得到較為充分的熔體

2、補(bǔ)縮，在溫度梯度和凝固速度恒定的條件下，利用孔洞參數(shù)量化統(tǒng)計(jì)和金相觀察的方法，觀察分析不同氫含量和夾雜含量的熔體在凝固過(guò)程中孔洞缺陷的形成情況，從而研究單向凝固條件下氫含量和氧化夾雜含量對(duì)孔洞形成的影響。得出的主要結(jié)論如下：
　　 自行設(shè)計(jì)的XTGS實(shí)驗(yàn)裝置基本滿足實(shí)驗(yàn)要求，得到的試樣組織生長(zhǎng)具有很明顯的方向性，實(shí)現(xiàn)了低速平穩(wěn)傳動(dòng)、且可單獨(dú)調(diào)節(jié)控制溫度梯度和凝固速度的目的，試樣在整個(gè)凝固過(guò)程中的溫度梯度和凝固速度不變，保證各種狀

3、態(tài)試樣在相同的條件下凝固。目前已投入到單向凝固條件下孔洞形成的研究及共晶凝固界面形態(tài)等相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究中。微焦點(diǎn)X射線觀測(cè)及成像系統(tǒng)也可以清楚觀察凝固過(guò)程中孔洞的形成，硬件設(shè)施已經(jīng)全部完成。通過(guò)用熱電偶多次測(cè)量，根據(jù)電腦函數(shù)記錄儀記錄的溫度曲線及所得試樣的組織可以確定該裝置可以實(shí)現(xiàn)溫度梯度和凝固速度的恒定可控，試樣在整個(gè)凝固過(guò)程中的溫度梯度和凝固速度不變，六種試樣是在相同的凝固條件下制備得到的。
　　 研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于同一種熔體狀態(tài)的試

4、樣，無(wú)論是高氫含量還是低氫含量，隨著凝固的進(jìn)行，從凝固初始的截面1到凝固末期的截面8，由于析出氫逐漸增多，孔隙率及孔洞個(gè)數(shù)整體上都呈增大的趨勢(shì)。而且由于氫含量高的試樣中原始?xì)浜枯^高，析出的氫更快地達(dá)到過(guò)飽和，因此其孔隙率、單位面積小孔個(gè)數(shù)等參數(shù)的增大幅度都比氫含量低試樣的增大幅度大。
　　 氫含量對(duì)孔洞的形成有至關(guān)重要的影響，在相同的凝固條件下，無(wú)論是低氧化夾雜含量還是高氧化夾雜含量的熔體，熔體氫含量高，鑄件凝固過(guò)程中就會(huì)形成

5、較多的孔洞，而且這些孔中圓形氣孔占大多數(shù)，孔的直徑也較大，最大可達(dá)到2250μm。熔體氫含量低，凝固過(guò)程形成的孔數(shù)量較少、尺寸較小，形成的大孔個(gè)數(shù)也很少且形狀不規(guī)則。當(dāng)氫含量低到一定程度時(shí)，鑄件中將不會(huì)形成大孔。
　　 夾雜含量在鑄件凝固過(guò)程中對(duì)孔洞的形成也有重要影響。由于夾雜既能增加熔體中氫含量又為氫氣泡提供形核基底，對(duì)于氫含量相近的兩種熔體狀態(tài)，氧化夾雜含量高的熔體在凝固過(guò)程中形成的孔洞遠(yuǎn)多于夾雜含量低的熔體狀態(tài)。