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铝合金2A12喷射沉积热挤压工艺实验研究

作　者: 梁国凡
导　师: 钟毅
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料成型与控制
关键词: 喷射沉积热挤压装置铝合金工艺参数
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 52次
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内容摘要

喷射沉积热挤压工艺实验研究是喷射沉积连续挤压难成形材料的前期研究,研究的最终目的是使喷射沉积技术与连续挤压技术实现有效结合。由于连续挤压机的挤压轮轮槽较窄(10mm～15mm),而喷射沉积的区域面积相对较大,为了提高成材率,必须综合考虑各方面的因素,设计出一套喷射设备与流型控制设备进行喷射区域的控制；设计热挤压设备,对喷射沉积坯进行热挤压,模拟连续挤压机挤压,确定挤压温度,以期达到生产出最好性能材料的低塑性材料时的挤压参数,可以将参数用于后续连续挤压的参考。本研究首先设计和制造喷射沉积热挤压各装置,包括：熔炼、雾化、流型控制、热挤压。并针对各个中的核心设备进行了分析设计,如熔炼中,电磁感应炉设备的坩埚和感应线圈的尺寸；雾化中,雾化器和导流管的尺寸设计；流型控制中,流型控制器内的辊轮和雾化器座,热挤压中,挤压杆、模腔、模具等。并在这些装置的基础上,依次进行较易成形材料铝合金5052喷射沉积及区域控制实验,难成形材料2A12铝合金喷射沉积热挤压实验。喷射沉积及区域控制实验的原则是保证沉积组织的前提下,尽量控制沉积区域。由于5052铝合金合金化程度不高,较易成形,适宜作为实验初期的探索用材料。通过该合金的实验研究,选择了雾化器类型,四向塞式雾化器雾化效果要明显优于V型雾化器；选择了导流管类型,导流管内部尺寸为2×10mm和3×7mm两种；确定了喷射沉积的一些雾化参数,一般情况下,雾化压力越低沉积区域越小,但过低会导致铸造组织,0.4～0.6MPa之间较为合适；导流管伸出长度>5mm,容易堵塞,取3mm较为合适；过热度取在150℃左右,过高容易导致铸造组织,过低组织疏松,晶粒粗大。确定了流型控制器的一些参数,雾化器座放在最低点合适,辊轮转速越快越好,但受冷却水循环影响,最高速度1500r/min。通过2A12铝合金喷射沉积实验,进一步确定了各喷射沉积参数和流型控制参数。确定熔炼工艺,并根据不同参数下获得的沉积组织,包括控制区域大小和金相组织观察,得出雾化压力取0.4MPa,其它参数与5052铝合金喷射参数相同时得到的沉积坯组织和区域最好。将某一喷射参数和流型控制参数下获得的2A12铝合金沉积坯放入后续的热挤压设备中,并对不同挤压温度条件下的挤压制品,挤压力进行了分析,得出挤压温度越高,挤压制品的强度越高,但塑性同时下降。挤压温度过低(<350℃),现有设备会出现挤不动、闷车。挤压温度过高(>450℃),合金重结晶严重,晶粒长大。在420℃时的喷射坯热挤压制备的制品,再通过T6热处理,其力学性能优良,由此证明该工艺的优越性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-24
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 喷射沉积技术  12-17
    1.2.1 喷射沉积原理  12-13
    1.2.2 喷射沉积技术的发展及应用  13-15
    1.2.3 喷射沉积工艺的特点  15-16
    1.2.4 喷射沉积的数值模拟研究  16-17
  1.3 2A12铝合金  17-21
    1.3.1 2A12铝合金特点及用途  17-18
    1.3.2 铝合金线材几种连续生产工艺  18-21
  1.4 论文研究的目的与意义  21-22
    1.4.1 研究目的  21
    1.4.2 研究意义  21-22
  1.5 研究内容及创新性  22-24
    1.5.1 研究内容  22
    1.5.2 创新性  22-24
第二章喷射沉积热挤压实验装置的设计  24-43
  2.1 引言  24-25
  2.2 熔化  25-27
    2.2.1 坩埚的设计  25-26
    2.2.2 感应线圈的设计  26-27
  2.3 雾化  27-31
    2.3.1 雾化器的设计  27-30
    2.3.2 导流管设计  30-31
  2.4 流型控制  31-39
    2.4.1 辊轮的设计  32-36
    2.4.2 雾化器座的设计  36-39
  2.5 热挤压  39-42
    2.5.1 挤压筒和挤压杆的选择  40-41
    2.5.2 模具的设计  41-42
  2.6 本章小结  42-43
第三章喷射阶段实验方案及过程与结果  43-55
  3.1 实验方案  43
  3.2 实验过程与结果  43-53
    3.2.1 5052铝合金喷射沉积实验  43-47
    3.2.2 2A12铝合金喷射沉积实验  47-53
  3.3 金属雾化微粒的尺寸分布  53-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章 2A12铝合金沉积坯热挤压实验过程及结果分析  55-64
  4.1 实验方案  55-56
  4.2 实验过程及结果  56-59
    4.2.1 不同温度下的制品  56
    4.2.2 制品的金相组织观察  56-58
    4.2.3 不同温度挤压制品的力学性能  58-59
  4.3 温度对挤压过程中挤压力的影响  59-61
  4.4 喷射沉积热挤压与其他工艺生产2A12铝合金性能比较与分析  61-62
    4.4.1 金相组织比较  61
    4.4.2 力学性能比较  61-62
  4.5 本章小结  62-64
第五章总结  64-65
  5.1 总结  64
  5.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
附录A 攻读硕士期间发表论文目录  70

铝合金2A12喷射沉积热挤压工艺实验研究

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