消失模鑄造振動(dòng)文獻(xiàn)知識(shí)點(diǎn)

1、（Al-Si-Mg-Y 合金消失模鑄造振動(dòng)壓力凝固的組織與性能）法（機(jī)械振動(dòng)對(duì)消失模鑄造鎂合金組織及力學(xué)性能的影響）1)機(jī)械振動(dòng)能顯著細(xì)化消失模鑄造AZ91合金的組織,合金組織由-Mg固溶體、沉淀Mg17Al12和Al13Mn12相組成,其鋁錳相有別于不施加振動(dòng)時(shí)的Al32Mn25相。2)機(jī)械振動(dòng)法通過(guò)增大過(guò)冷度、碎化枝晶以及使枝晶臂熔斷來(lái)細(xì)化晶粒。3)機(jī)械振動(dòng)能較大幅度改善機(jī)械性能,當(dāng)激振力為1.5 kN時(shí),合金力學(xué)性能最優(yōu);而當(dāng)激振力進(jìn)一步增加時(shí),由于組織中存在著微觀縮松,強(qiáng)度有所降低。3.（鋁( 鎂) 合金消失模鑄造近凈成形技術(shù)研究進(jìn)展）( 1) Al，Mg 合金消失模鑄造過(guò)程中，金屬液

2、充型能力較差，常采用提高澆注溫度、抽真空和增加涂料透氣性等方法來(lái)提高合金的充型能力。此外，消失模鑄造中施加一定振動(dòng)可以適當(dāng)提高Al，Mg 合金消失模鑄造的充型能力。( 2) Al，Mg 合金消失模鑄造中，減少Al 合金針孔和Mg 合金縮松的方法，主要是采用壓力凝固、低壓鑄造等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，壓力凝固很大程度地提高了合金的補(bǔ)縮能力，使得Al，Mg 合金消失模鑄件組織致密，孔洞缺陷大大減少，力學(xué)性能相應(yīng)得到很大提高。( 3) 消失模鑄造振動(dòng)凝固技術(shù)是一種細(xì)化Al，Mg合金消失模鑄造組織的簡(jiǎn)便有效的方法，如果同時(shí)結(jié)合化學(xué)元素變質(zhì)處理，可以實(shí)現(xiàn)組織的進(jìn)一步細(xì)化，顯著提高Al，Mg 合金消失模鑄件的力學(xué)性能

3、。( 4) 開(kāi)發(fā)出適合Al，Mg 合金消失模鑄造的合金、涂料、熱處理和成形新工藝等技術(shù)，是Al，Mg 合金消失模鑄造今后研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。真空低壓消失模殼型鑄造新工藝在澆注前脫去了泡沫模樣，避免了泡沫模在澆注過(guò)程中分解帶來(lái)的孔洞、增碳和夾雜等缺陷; 另外，金屬液在真空和低壓的雙重壓力下充型和凝固，金屬液的充型和補(bǔ)縮能力大大增強(qiáng)，是一種適合生產(chǎn)復(fù)雜薄壁高質(zhì)量Al，Mg 合金精密鑄件的新方法。4.（鋁（鎂）合金振動(dòng)壓力消失模鑄造技術(shù)）（1）消失模鑄造振動(dòng)凝固技術(shù)是一種細(xì)化鋁、鎂合金消失模鑄造組織的簡(jiǎn)便有效的方法，可顯著提高鋁、鎂合金消失模鑄件的力學(xué)性能，其充型能力也得到較大提高。（2）壓力

4、凝固很大程度地提高了合金的補(bǔ)縮能力，使得鋁、鎂合金消失模鑄件組織致密，孔洞缺陷大大減少，力學(xué)性能相應(yīng)得到很大提高。（3）真空低壓消失模殼型鑄造新工藝在澆注前脫去了泡沫模樣，避免了泡沫模在澆注過(guò)程中分解帶來(lái)的孔洞、增碳和夾雜等缺陷；另外，金屬液在真空和低壓的雙重壓力下充型和凝固，金屬液的充型和補(bǔ)縮能力大大增強(qiáng)，是一種適合生產(chǎn)復(fù)雜薄壁高質(zhì)量鋁、鎂合金精密鑄件的新方法。5.（鋁鎂合金消失模鑄造技術(shù)研究及應(yīng)用新進(jìn)展）振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)。在消失模鑄造過(guò)程中施加一定頻率和振幅的振動(dòng)，使鑄件在振動(dòng)場(chǎng)的作用下凝固。由于消失模鑄造凝固過(guò)程中對(duì)金屬溶液施加了一定時(shí)間振動(dòng)，振動(dòng)力使液相與固相間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使枝晶

5、破碎，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心，使鑄件最終凝固組織細(xì)化、補(bǔ)縮提高，力學(xué)性能改善。該技術(shù)可利用消失模鑄造中現(xiàn)成的緊實(shí)振動(dòng)臺(tái)，通過(guò)振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，使金屬液在動(dòng)力激勵(lì)下生核，達(dá)到細(xì)化組織的目的，是一種操作簡(jiǎn)便、成本低廉、無(wú)環(huán)境污染的特種消失模鑄造新方法。消失模鑄造振動(dòng)凝固技術(shù)研究金屬凝固過(guò)程中應(yīng)用振動(dòng)可以有效細(xì)化晶粒，文獻(xiàn)顯示，振動(dòng)對(duì)組織的影響包括增加形核、減小晶粒尺寸、提供同質(zhì)結(jié)構(gòu)等，并能提高合金的性能。日本的山本康雄等將機(jī)械振動(dòng)應(yīng)用到球墨鑄鐵的消失模鑄造中， 促使石墨球化和晶粒的細(xì)化，提高鑄件性能。田學(xué)鋒、李繼強(qiáng)等研究了機(jī)械振動(dòng)對(duì)鎂合金消失模鑄造組織和性能的影響，選用AZ91 鎂合金，澆注完畢

6、，立即進(jìn)行振動(dòng)，直至試樣完全凝固。圖3所示為不同振幅的AZ91D 鎂合金消失模鑄造振動(dòng)凝固試件的顯微組織。從圖3 中看出，隨著振幅的增加，AZ91D 鎂合金消失模鑄造試件的晶粒逐漸變得細(xì)小。潘迪、趙忠等研究了不同振動(dòng)頻率對(duì)ZL101 鋁合金消失模鑄件組織和性能的影響。在ZL101 鋁合金消失模凝固過(guò)程中進(jìn)行不同頻率的垂直振動(dòng)，組織明顯細(xì)化（如圖4 所示）。通過(guò)軟件分析計(jì)算出初生相 枝晶的平均晶粒尺寸變化如圖5 所示。在不同頻率振動(dòng)凝固試樣的抗拉強(qiáng)度和延伸率變化如圖6 所示。從圖6 中可以看出， 隨著振動(dòng)頻率的增加， 試樣抗拉強(qiáng)度和延伸率逐漸增大， 頻率在0 Hz20 Hz之間，性能提高顯著，但

7、20 Hz60 Hz振動(dòng)頻率， 試樣抗拉強(qiáng)度和延伸率增加趨緩。6.（鎂合金消失模鑄造振動(dòng)凝固及處理技術(shù)研究）1）機(jī)械振動(dòng)能顯著細(xì)化AZ91D消失模鑄造試件的顯微組織和大幅提高其室溫力學(xué)性能。AZ91D消失模鑄造試件的顯微組織隨激振力的增加，逐漸變得細(xì)??；而抗拉強(qiáng)度和延伸率則是在當(dāng)激振力為1.5KN時(shí)最大，分別為165.72MPa和2.24%。另外，試件厚度對(duì)機(jī)械振動(dòng)效果也有明顯的影響。試件越厚，振動(dòng)效果越明顯。2）在機(jī)械振動(dòng)、Ce-Sb合金化、Ce-Sb合金化后機(jī)械振動(dòng)三種方法中，以Ce-Sb合金化后機(jī)械振動(dòng)的方法對(duì)AZ91D消失模鑄造試件的室溫拉伸性能提高最大，其拉強(qiáng)度比鑄態(tài)下的提高了50.

8、1%，延伸率提高了51.9%。并發(fā)現(xiàn)，機(jī)械振動(dòng)的物理改性法對(duì)AZ91D消失模鑄造試件的室溫拉伸性能的改善效果，沒(méi)有Ce-Sb合金化的化學(xué)方法那樣顯著。7.（雙電機(jī)消失模鑄造振實(shí)臺(tái)振動(dòng)模式及效果）(1)雙振動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),垂直方向的加速度、振幅比較均勻,梯度較小,有利于垂直方向進(jìn)行充填緊實(shí),而不會(huì)使泡沫模樣產(chǎn)生變形。雙電機(jī)同向轉(zhuǎn)動(dòng)和單電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),水平方向有較大力的作用,推動(dòng)砂粒作水平移動(dòng),可以考慮用來(lái)進(jìn)行水平充填緊實(shí)。(2)通過(guò)改變雙振動(dòng)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)向,雙電機(jī)的啟動(dòng)與停止,形成不同的組合,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種形狀的泡沫模樣進(jìn)行充填緊實(shí)。對(duì)于帶有水平孔形型腔的泡沫模樣,根據(jù)以上的分析及試驗(yàn),可以采用先進(jìn)行

9、雙電機(jī)同向振動(dòng),使型砂對(duì)水平孔形型腔進(jìn)行填充;然后采用雙電機(jī)反向振動(dòng),進(jìn)行垂直方向的振動(dòng)緊實(shí),這樣就能滿足零件的充填緊實(shí)要求。(3)根據(jù)泡沫模樣的復(fù)雜程度,宜采用不同的振動(dòng)組合模式?？梢哉J(rèn)為,采用雙電機(jī)振動(dòng)替代6電機(jī)振動(dòng)是可行的。雙電機(jī)振動(dòng)臺(tái)的不同組合模式,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的電氣電路就可實(shí)現(xiàn)切換,控制方便;并且消失模雙電機(jī)振實(shí)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)量小,有推廣應(yīng)用價(jià)值。(4)對(duì)于十分復(fù)雜的模樣,尤其是帶較多水平孔或水平凹槽的模樣,為確保緊實(shí)質(zhì)量,仍可考慮選用6電機(jī)的三維振實(shí)臺(tái)。8.（特種消失模鑄造技術(shù)）振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)是在消失模鑄造過(guò)程中施加一定頻率和振幅的振動(dòng)，使鑄件在振動(dòng)

10、場(chǎng)的作用下凝固，由于消失模鑄造凝固過(guò)程中對(duì)金屬溶液施加了一定時(shí)間振動(dòng)，振動(dòng)力使液相與固相間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而使枝晶破碎，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心，使鑄件最終凝固組織細(xì)化、補(bǔ)縮提高，力學(xué)性能改善。該技術(shù)利用消失模鑄造中現(xiàn)成的緊實(shí)振動(dòng)臺(tái)，通過(guò)振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，使金屬液在動(dòng)力激勵(lì)下生核，達(dá)到細(xì)化組織的目的，是一種操作簡(jiǎn)便、成本低廉、無(wú)環(huán)境污染的方法。相比之下，砂型鑄造過(guò)程中，如對(duì)鑄型施以機(jī)械振動(dòng)，很容易把鑄型振垮；而在金屬型鑄造過(guò)程中，由于其冷速過(guò)快，振動(dòng)對(duì)結(jié)晶的影響作用基本不大。研究表明不論機(jī)械振動(dòng)、電磁振動(dòng)，還是聲波和超聲波振動(dòng)，對(duì)金屬都有顯著的細(xì)化作用，振動(dòng)最大的作用是抑制柱狀晶和枝晶生長(zhǎng)，形成

11、小的等軸晶，因此，能顯著的提高鑄件的密度和機(jī)械性能。影響振動(dòng)細(xì)化效果的因素有振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度、振動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)位置、振動(dòng)時(shí)刻和時(shí)間、振動(dòng)方式等。華中科技大學(xué)的李繼強(qiáng)、王元慶等研究了機(jī)械振動(dòng)處理技術(shù)對(duì)AZ91D 鎂合金在消失模鑄造條件下組織形貌以及力學(xué)性能的影響，并探討了振動(dòng)細(xì)化機(jī)理。認(rèn)為機(jī)械振動(dòng)能顯著地細(xì)化AZ91D合金的鑄態(tài)組織，改善其力學(xué)性能，提高其抗拉強(qiáng)度，當(dāng)激振力為1.5 kN 時(shí)，合金抗拉強(qiáng)度最高，而當(dāng)激振力進(jìn)一步增高時(shí)，由于組織中出現(xiàn)微觀縮松，強(qiáng)度有所降低。如圖4 是消失模鑄造AZ91D 合金抗拉強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率隨激振力的變化。9.（消失模鑄造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)）10.（消失模鑄造鎂合

12、金組織及性能研究）在機(jī)械振動(dòng)變質(zhì)試驗(yàn)中，待爐料全部熔化后，將溫度調(diào)整至740，用多孔頭吹氬精煉除氣，精煉后靜止1015分鐘，再調(diào)節(jié)到710進(jìn)行澆注，一俟?jié)沧⑼戤?，立即按設(shè)定好的激振力進(jìn)行振動(dòng)，直至試樣完全凝固。澆注過(guò)程中真空度一直保持在0.02MPa，完成后繼續(xù)保持該真空度5分鐘。動(dòng)力學(xué)激振力產(chǎn)生原理圖5.3為雙振動(dòng)電機(jī)激振臺(tái)裝置圖，利用電機(jī)的偏心塊產(chǎn)生振動(dòng)，形成振動(dòng)激振源，砂箱置于激振臺(tái)上，在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)下作上下往復(fù)振動(dòng)，對(duì)砂型內(nèi)金屬液產(chǎn)生激振力。將振動(dòng)電機(jī)兩端的平衡塊調(diào)至所需刻度并重新固定，即可調(diào)節(jié)激振力大小。本試驗(yàn)中調(diào)節(jié)的激振力大小依次為0.5KN、1KN、1.5KN、2KN和2.5KN。

13、在不進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)時(shí)，消失模鑄造AZ91合金組織中初生相按枝晶形態(tài)生長(zhǎng)，晶粒較大且二次枝晶發(fā)達(dá)，而當(dāng)激振力為1KN時(shí)，枝晶開(kāi)始發(fā)生部分碎化，但仍有近乎完全枝晶可見(jiàn)。當(dāng)激振力進(jìn)一步增加時(shí)，枝晶組織碎化更為明顯。當(dāng)激振力達(dá)到2.5KN時(shí)，枝晶大部分都發(fā)生了碎化，二次臂很少見(jiàn)。在消失模鑄造AZ91合金中，除存在體積分?jǐn)?shù)最大的基體外，還存在少量的沉淀相。從圖5.4能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)激振力增大時(shí)，沉淀相的形態(tài)幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，仍然主要分布于晶界處。在AZ91合金凝固過(guò)程中，首先生成的基體相凝固范圍較寬，凝固時(shí)間較長(zhǎng)，所以在激振力的較長(zhǎng)時(shí)間作用下使基體相發(fā)生碎化效果。在共晶轉(zhuǎn)變生成沉淀相時(shí)，由于共晶轉(zhuǎn)變溫度范圍很

14、小，使得激振力還來(lái)不及在沉淀相上發(fā)生作用效果，共晶反應(yīng)便已經(jīng)完成，所以機(jī)械振動(dòng)對(duì)沉淀相改變較小，主要是對(duì)基體相的枝晶形態(tài)發(fā)生改變。AZ91合金晶體在正常長(zhǎng)大的過(guò)程中，激振力使得枝晶臂受到熔體的溫度漲落引起的熱振動(dòng)及相鄰枝晶在其根部產(chǎn)生的剪應(yīng)力的作用，枝晶臂發(fā)生熔斷及折斷，造成晶粒增值，使AZ91合金組織細(xì)化。凝固層枝晶破碎形成的晶雨也使晶粒得到細(xì)化。通過(guò)變化不同的激振力對(duì)消失模鑄造AZ91合金施加機(jī)械振動(dòng)，結(jié)果表明，機(jī)械振動(dòng)能顯著地細(xì)化AZ91合金的組織，改善機(jī)械性能，拉伸強(qiáng)度隨激振力的增加而增大。當(dāng)激振力為1.5KN時(shí)，合金強(qiáng)度最高；而當(dāng)激振力進(jìn)一步增加時(shí)，由于組織中存在著微觀縮松，強(qiáng)度有所

15、降低。機(jī)械振動(dòng)法通過(guò)增大過(guò)冷度、碎化枝晶、使枝晶臂熔斷及增加游離激冷晶的數(shù)目來(lái)細(xì)化晶粒。（影響消失模鑄造AZ91D鎂合金振動(dòng)凝固組織性能的因素）(1)測(cè)試結(jié)果表明,對(duì)消失模鑄造AZ91D實(shí)施振動(dòng)凝固,對(duì)試件的組織有明顯的細(xì)化作用,適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)力可以提高試件的力學(xué)性能。(2)較低的澆注溫度,有利于消失模鑄造零件的組織細(xì)化,因此,在充型條件滿足的情況下,應(yīng)選擇較低的澆注溫度來(lái)獲得細(xì)晶組織。(3)試樣的厚度越大,振動(dòng)凝固的組織細(xì)化效果越好,因?yàn)楹翊笙ｈT件試樣,在其凝固完成之前,機(jī)械振動(dòng)能充分地作用于未凝固的熔體,造成的“粘性剪切”、“枝晶熔斷”現(xiàn)象更充分。(4)研究結(jié)果表明,將鎂合金鑄件加熱到半固態(tài)下進(jìn)行等溫?zé)崽幚?其鑄件組織有球化之趨勢(shì);且測(cè)試表明,與鎂合金鑄件常用的熱處理工藝(T4、T6)比較,半固態(tài)等溫?zé)崽幚韺?duì)鑄件性能提高幅度最大。因此,適當(dāng)溫度的半固態(tài)等