多元鋁合金熱裂傾向預(yù)測(cè).pdf

1、熱裂是鋁合金凝固過(guò)程中一種最常見(jiàn)和危害最大的缺陷，因此預(yù)測(cè)鋁合金的熱裂傾向具有重要的實(shí)踐意義。本文基于Clyne and Davies提出的熱裂傾向預(yù)測(cè)CSC(Cracking Susceptibility Coefficient)模型，采用相圖計(jì)算凝固過(guò)程中各合金系的熱物性參數(shù)，使用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定各合金元素的HTSmax后引入修正系數(shù)對(duì)CSC模型進(jìn)行修正，最終開(kāi)發(fā)出多元鍋合金熱裂傾向預(yù)測(cè)軟件，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、線計(jì)算和面計(jì)算功能。使用該軟件完

2、成對(duì)常見(jiàn)的鑄造二元、三元和多元鋁合金進(jìn)行熱裂傾向的預(yù)測(cè)，并結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證CSC模型的準(zhǔn)確性。完成的主要研究工作如下:
　　(1)采用PanEngine的API用戶界面接口和C++的MFC自定義開(kāi)發(fā)便于用戶操作的熱裂傾向預(yù)測(cè)軟件。軟件調(diào)用PanAluminumTM熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)相圖計(jì)算凝固過(guò)程，并結(jié)合符合實(shí)際情況的冷卻模型，通過(guò)軟件的計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)輸入合金成分，獲取CSC預(yù)測(cè)結(jié)果的功能。本軟件可實(shí)現(xiàn)輸入合金成分的單點(diǎn)計(jì)算、線計(jì)算和

3、面計(jì)算功能。
　　(2)對(duì)常見(jiàn)的Al-Si、Al-Cu、Al-Mg和Al-Zn二元系鑄造合金的預(yù)測(cè)結(jié)果表明:熱裂傾向預(yù)測(cè)都有典型的“Λ型”峰，峰值分別位于0.22wt.％Si、0.74wt.％Cu、1.55wt.％Mg和13wt.％Zn處，該預(yù)測(cè)結(jié)果與參考文獻(xiàn)中的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)一致。
　　(3)使用半定量的熱裂敏感性指數(shù)HTS方法實(shí)驗(yàn)測(cè)得二元系合金的HTS(i)max，結(jié)合軟件預(yù)測(cè)得到的CSC(i)max，引入修正因子

4、Fn來(lái)修正軟件計(jì)算出的CSC值，F(xiàn)n=∑ni=1ωiFi/∑ni=1ωi，其中Fi(i=Si，Cu，Mg，Zn，F(xiàn)e，Mn)分別為:1、1.29、1.64、0.22、0.97、1.76。
　　(4)使用面計(jì)算模塊軟件對(duì)常見(jiàn)的Al-Cu-Si、Al-Si-Mg和Al-Cu-Mg系三元合金進(jìn)行熱裂傾向預(yù)測(cè)并繪制等值輪廓圖。Al-Cu-Si系三元合金有一個(gè)明顯的熱裂高度敏感區(qū)，位于0.4～1.5wt.％Cu和0～0.3wt.％Si成分范

5、圍內(nèi)，并且在Cu=0.75wt.％或Si=0.2wt.％處出現(xiàn)CSC峰脊。Al-Si-Mg系三元合金存在兩個(gè)熱裂敏感區(qū);增加Si含量，該體系合金熱裂傾向減小，低Mg量的熱裂敏感區(qū)逐漸消失;當(dāng)Al-Mg2Si系合金富余少量的Mg時(shí)，存在一個(gè)不易熱裂條帶。Al-Cu-Mg系三元合金存在大的熱裂高度敏感區(qū)，位于Cu含量0～0.7wt％和Mg含量0.8～2.8wt％范圍內(nèi)，CSC預(yù)測(cè)值大于2.08;同時(shí)存在一個(gè)熱裂不敏感區(qū)，位于Cu(3.4wt

6、.％，5wt.％)和Mg(1wt.％，3.3wt.％)三角藍(lán)色色標(biāo)區(qū)，CSC值小于0.39。文獻(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本模型的準(zhǔn)確性。
　　(5)使用面計(jì)算模塊對(duì)常見(jiàn)的Al-Cu-Mg-Si系、Al-Mg-Zn-Cu系、Al-Mg-Zn-Cu-Mn和Al-Si-Cu-Mg系合金進(jìn)行熱裂傾向CSC預(yù)測(cè)。在Al-Cu-Mg合金體系中加入Si可以有效改善合金系的熱裂傾向，熱裂敏感區(qū)減小甚至消失。對(duì)Al-Mg-Zn-Cu體系來(lái)說(shuō)，Cu元