基于實時觀察的A356鋁合金鑄件中微孔演化的研究.pdf

1、孔洞缺陷是鑄造鋁硅合金中最主要的缺陷之一，研究孔洞形成與演化過程對控制與消除孔洞缺陷具有重要意義。本文使用X射線-溫度梯度儀(X-rayTemperatureGradientStage簡稱:XTGS)實驗裝置實時觀察并利用孔洞參數(shù)量化統(tǒng)計和金相觀察的方法，研究了單向凝固條件下氫含量、氧化夾雜含量、凝固速度以及鍶變質(zhì)這幾個因素對A356合金凝固過程中氣孔形成與演化的影響。本論文的研究結(jié)果有助于幫助人們理解孔洞形核與長大的相互作用過程，可為

2、后續(xù)的孔洞形成的數(shù)值模擬研究與預(yù)測打下了堅實的基礎(chǔ)。完成的主要工作如下:
　　利用XTGS設(shè)備成功實現(xiàn)了凝固過程中孔洞演化的實時觀察。多次調(diào)節(jié)上下爐溫度和下拉速度，測定溫度梯度和界面位置，結(jié)合孔洞演化實時觀察實驗的結(jié)果，確定了凝固過程中液固界面能夠一直穩(wěn)定在射線觀察窗內(nèi)中心位置的兩組實驗參數(shù)。
　　在相同的凝固條件下，氫含量對孔洞形成的影響比較顯著。初始氫含量越高孔隙率越大、孔洞密度也越大。初始氫含量高的試樣中形成較多大尺寸

3、的孔洞，多呈圓球形。初始氫含量低的熔體中形成的孔洞數(shù)量明顯減少、尺寸也減小并且圓整度也不高。氧化夾雜物對孔洞的形成也有著很大的影響，它為孔洞的形成提供了有效的形核基底。實驗中通過攪拌來增加熔體中的氧化夾雜物的量，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)熔體攪拌導致孔隙率增大但孔洞密度減小，同時導致孔洞形核溫度顯著升高。攪拌增加了熔體中的氧化夾雜物的量，同時也增加了熔體中的bifilm，而這些bifilm在遠離凝固界面前沿就促使孔洞在低的氫過飽和度下形核與生長。

4、r>　　凝固速度的增加顯著減小了試樣中孔洞的尺寸但增加了孔洞密度。由于凝固速度快，單位時間內(nèi)排出的氫溶質(zhì)含量多，凝固界面前沿氫的過飽和度高，從而析出了更多的孔洞。對凝固過程中的孔洞實時觀察、跟蹤孔洞生長的過程、對孔洞形核的溫度在各個溫度區(qū)間進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)凝固速度的增加導致更多的小孔在低溫區(qū)形成。
　　鍶變質(zhì)后氣孔相對較大相對獨立，且大多為圓形。對實時觀察所得的圖片中的孔洞進行跟蹤發(fā)現(xiàn)鍶變質(zhì)大大提高了孔洞的形核溫度。孔洞形核溫度的提高