液态金属凝固原理教程方案.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 2.柱状晶组织的获得 定向凝固 UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 2.柱状晶组织的获得 定向凝固 功率降低法 UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 单晶体的制备 （1）基本原理：保证一个晶核形成并长大。 （2）制备方法：尖端形核法和垂直提拉法。 1.4.3 凝固缺陷及其控制 铸件中常见的缺陷有：偏析、缩孔、缩松、气孔、非金属夹杂等，这些缺陷的出现，影响了铸件的质量、降低铸件的使用寿命，严重时使铸件报废。 通过控制铸造工艺参数可以控制这些缺陷。 ? 1.4.3 凝固缺陷及其控制 1．偏析 铸件中化学成分不均匀的现象称为偏析。 偏析分为微观偏析和宏观偏析两大类。 微观偏析是指在微小范围内的化学成分不均匀现象，一般指一个晶粒范围内； 宏观偏析是指在大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异，宏观偏析又称区域偏析。 （1）微观偏析按其形式分为胞状偏析、晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析. （2）宏观偏析包括正偏析（正常偏析）与反偏析（反常偏析）、比重偏析（Pb-Sb,Pb-Sn)。 （1）微观偏析：胞状偏析、晶内偏析（枝晶偏析）、 晶界偏析. 1．偏析 UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 1．偏析 （2）宏观偏析 由于结晶过程中液相与固相内溶质原子的重新分布造成的。 包括：正偏析、 反偏析、 比重偏析。 UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 1．偏析 （2）宏观偏析 宏观偏析后果：造成产品各部位性能不均匀。 不能通过均匀化退火消除。 消除宏观偏析的方法：控制凝固速度 （1）气孔 1）析出性气孔 在冷却及凝固过程中，因气体溶解度下降，析出气体，来不及从液面排出而形成气孔。H2孔、N2孔、O2孔。 含氢量 2）反应性气孔（皮下气孔） 金属液－铸型之间、金属液内部发生化学反应所产生的气孔。 2.气孔与夹杂 1、析出性气孔形成 形核、长大、上浮三阶段 上浮受阻 → 保留于凝固金属 →气孔 气孔的形成机理 铸件中气孔的形成示意图 2、反应性气孔形成 （1）金属液与铸型（芯）反应性气孔 原因：铸型水分高、透气性低； 合金中有易氧化成分。 类型：H2O、CO、CH4、渣气孔。 气孔的形成机理 例 钢中氧或氧化物与碳反应形成CO ，CO不溶钢。 （FeO）+[C] = CO+[Fe] （MnO）+[C] = CO+[Mn] （SiO2）+2[C] = 2CO+ [Si] （Cu2O）+2[H] = 2[Cu]+H2O (气) 1） 有效工作断面 ↓→ σb↓ δ↓ 2） 应力集中 →裂纹，如氢脆 3） 疏松 → δ↓气密性 ↓ 耐蚀性↓ 气孔的危害 1．析出性气孔的防止 1）减少金属液的原始含气量 炉料干燥、避免有机物、预热、去除水分、采用真空熔炼 2）对金属液采取除气处理 a）浮游去气；b）采用真空去气；c）氧化去气； d）冷凝除气法。 3）阻止浇入铸型内的金属液析出气体 a)提高铸件冷却速度 对易产生析出性气孔的铝合金尽量采用金属型铸造。 b)提高铸件凝固时的外压 如将浇注的铝合金铸型放在通入4～6大气压的压缩空气的压力容器中凝固,可有效地减少或消除铝合金铸件中的气孔。 气孔的防止 UCSD MAE-1 Fluid Dynamics Focus Area Lecture Notes, G.R. Tynan 浮游去气:吹入氮气、惰性气体如