铸造

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郭强, 符寒光

铸造. 2021, 70(4): 401-408.

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过共晶高铬铸铁是一种优良的耐磨材料,广泛应用于渣浆泵过流件的生产。随着过共晶高铬铸铁中含碳量的不断增加,其组织中的初生碳化物变得粗大,在承受高冲击力或大颗粒冲击下会出现开裂的情况。为了改善过共晶高铬铸铁的韧性,提高其综合性能,国内外许多学者在细化碳化物领域做了大量的研究,文中总结了过共晶高铬铸铁中碳化物的细化最新研究成果,主要包括变质和孕育、半固态处理、脉冲电流三种方法。结合当前情况,展望了未来过共晶高铬铸铁中碳化物细化的研究发展前景。

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热处理对大直径CADI磨球微观组织和性能的影响

钟兆栋, 陈灿光, 桂劲松, 姚永茂, 涂小慧, 李卫

铸造. 2021, 70(4): 409-414.

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对Φ150mm CADI磨球分别用盐浴等温淬火、油淬等温淬火和水-空交替等温淬火三种等温淬火工艺进行热处理,测定了热处理后磨球的洛氏硬度和冲击吸收能量,使用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对大直径磨球内部不同部位的物相和微观组织进行表征。试验结果表明:三种热处理后的大直径CADI磨球的微观组织十分相似,均由针状铁素体、富碳奥氏体、碳化物和球状石墨组成。经过盐浴等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC53.37~57范围内,心部和1/2半径(1/2R)处冲击吸收能量分别为11.98 J、13.78 J;经过油淬等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC51.95~55.20范围内,心部和1/2R处冲击吸收能量分别为12.28 J、14.8 J;经过水-空交替等温淬火热处理后,磨球心部到表面的洛氏硬度在HRC52.73~55.75范围内,心部和1/2R处冲击吸收能量分别为12.7 J、13.78 J。经过水-空交替等温淬火处理后的大直径CADI磨球的组织和力学性能与盐浴和油淬工艺相近,磨球内外性能差异小。水-空交替等温淬火工艺有望替代盐浴和油淬等温淬火工艺。

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不同制备工艺的氧硫复合孕育剂对球墨铸铁组织和性能的影响

朱腾忠, 杜学山, 赵康, 孙玉福

铸造. 2021, 70(4): 415-419.

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利用OM、SEM和XRD研究了不同制备工艺的氧硫复合孕育剂对球墨铸铁显微组织和性能的影响。结果表明:机械混合工艺制备的孕育剂由Si相、Fe_0.42Si_2.67、FeSi₂、LaSi₂和FeS相组成,各元素分布较为均匀,未出现大量氧、硫元素聚集;而烧结工艺制备的孕育剂物相组成中出现了LaSi相,并有明显的氧、硫元素的聚集。使用不同制备工艺的氧硫复合孕育剂制备的球墨铸铁抗拉强度和布氏硬度均高于使用硅钡钙孕育剂制备的试样。并且机械混合工艺制备孕育剂处理的球墨铸铁的抗拉强度和布氏硬度均最高,分别为533 MPa和HBW 168.7。主要原因是机械混合工艺制备孕育剂处理球墨铸铁的石墨球数量最高和圆整度最优,从而有效增强球墨铸铁抵抗塑性变形的能力。

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Cr、V元素对高硅钼球墨铸铁抗氧化性能的影响

韩非, 徐锦锋, 吴晓明, 朱铭, 高军

铸造. 2021, 70(4): 420-426.

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采用增重法研究了单一添加和复合添加铬、钒元素对高硅钼球铁抗氧化性能的影响。结果表明:在高温氧化过程中,合金单位面积的氧化增重量皆随氧化时间的增长而增多,Si、Cr氧化形成的SiO₂薄膜和Cr₂O₃薄膜均可较好地阻碍氧化性气体的侵入。V元素的添加会削弱Cr元素的抗氧化性能。同时,在合金的氧化层与母材基体区之间都存在一个贫碳层。对比分析表明,单一添加Cr元素对提高高硅钼球铁抗氧化性能的效果最佳。

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球墨铸铁件表面恶化层的研究

肖恭林, 邓晗, 封雪平, 陈凯敏

铸造. 2021, 70(4): 427-430.

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研究了三种因素(硫含量、湿环境、铸件结构及铸造工艺)对球墨铸铁件表面恶化层的影响。通过在涂料中加入不同含量的硫,定量分析了硫元素与球墨铸铁件表面恶化层深度的关系;研究了在高湿度条件下,酚醛树脂砂型放置时间与恶化层的关系;通过分析某铸件特定位置出现的贯穿性恶化层,研究了铸件结构及铸造工艺对恶化层的影响。研究表明:硫含量越高,其恶化层的平均厚度越厚,且厚度不均匀,采用涂料可有效降低恶化层深度;在高湿环境下,砂型表面吸湿会增加恶化层的深度,但恶化层厚度比较均匀;在铁液交汇处易形成较深的恶化层,铸造工艺设计应尽避免前端铁液交汇及卷气,确保铸件表面铁液中有效残镁量,防止出现贯穿性恶化层。

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汽车轮毂用A356铝合金合金化的研究进展

何芳, 庄林忠, 何国元, 李宏祥, 裔国宇

铸造. 2021, 70(4): 431-437.

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A356合金是目前应用最广的汽车轮毂用铝合金,但由于其强度不高,无法满足现代轮毂进一步轻量化的要求。而基于该合金对其成分进一步优化、改进甚至开发出新型高强铸造铝合金无疑是提高力学性能并进一步实现汽车轮毂轻量化最有效的方法之一。本文回顾了国内外在A356合金微合金化方面的研究进展,并详细阐述了合金元素对其微观组织和力学性能的作用规律,同时对现代轮毂用新型高强韧铸造铝合金的研发方向进行了展望。

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半固态搅拌铸造TiO₂/A356复合材料的力学性能研究

黄世源, 袁丽丽, 唐鑫, 吴聪

铸造. 2021, 70(4): 438-443.

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采用半固态搅拌结合超声处理技术,制备了不同纳米尺寸二氧化钛颗粒增强A356铝基复合材料,并对复合材料进行了力学性能测试及显微结构分析。试验结果表明,纳米TiO₂是一种有效的陶瓷颗粒增强体,有利于抑制α-Al树枝晶生长,细化共晶硅,提高A356铝合金的力学性能。在同等质量百分比下,添加1%40 nm二氧化钛颗粒铸造制备的TiO₂/A356复合材料力学性能增强效果最佳。

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TiB₂/A356复合材料在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

李永飞, 徐佐, 朱志华, 贾超航, 李天, 李振, 张兴明, 范金龙

铸造. 2021, 70(4): 444-448.

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采用动电位极化和电化学阻抗试验研究了不同颗粒含量原位自生TiB₂/A356复合材料在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:TiB₂颗粒的引入,可以提高A356合金的腐蚀电位,降低腐蚀速率,增强其耐蚀性;电荷转移电阻和腐蚀产物的扩散电阻共同决定腐蚀反应速率,进而决定合金耐腐蚀性能的高低。复合材料耐蚀性能的提高,一方面由于TiB₂颗粒的引入显著细化基体晶粒,使得合金表面氧化膜的生成速度加快、氧化膜的稳定性提高;另一方面沿晶界均匀分布的TiB₂颗粒阻断了晶界位置Si、Mg₂Si与Al基体组成的腐蚀电偶的活化通道,降低合金的腐蚀速率,提高腐蚀抗力。随着颗粒含量的增多,复合材料的腐蚀敏感性降低,而且Ti B₂颗粒团聚将削弱材料抗腐蚀性能。2%TiB₂/A356复合材料的耐蚀性最好。

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超声振动制备半固态体育器材用铝合金组织及其拉伸性能研究

卢川, 刘朝猛

铸造. 2021, 70(4): 449-453.

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采用超声振动法制备了半固态体育器材用铝合金浆料,研究了超声振动及超声温度对铝合金的微观组织、抗拉强度、伸长率和硬度的影响。试验结果表明,超声振动能明显细化半固态铝合金浆料的组织,初生α-Al颗粒更小更圆整;铝合金抗拉强度提高了25.3%,伸长率提高了69.4%,硬度提高了11.4%。随着超声温度下降,初生α-Al颗粒尺寸增大,形状系数先增大再减小。超声对体育器材用铝合金的细化是超声产生的空化效应和声流效应的作用。

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Mn/Fe对Al-Si-Mg-Fe合金组织和性能的影响

陆从相, 杨彦, 周鹏飞

铸造. 2021, 70(4): 454-459.

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通过Thermo-Calc模拟计算、DSC分析等手段分析了Mn含量对Fe相析出的影响,以及Mn/Fe比对组织和性能的影响。结果表明:在模拟计算结果中,当Mn/Fe比约0.35时析出含(Fe, Mn)相,这与试验中Mn/Fe比约0.50的情况一致。理论上Mn/Fe比超过2.18时就会析出富Mn相,在DSC分析中Mn/Fe比为3.19时,富Mn相析出峰明显。对不同Mn含量的合金组织和性能分析得出,Mn/Fe比小于1时,合金中富Fe相呈短杆状,其最大长度16μm左右,平均长度低于3μm。Mn/Fe比大于2时,合金中出现粗大的富Mn相,合金的力学性能显著降低。还研究了不同Mn/Fe比时合金的断裂模式以及不同含(Fe/Mn)相的形貌特征及组成。

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一种铸造磷酸盐粘结剂的复合改性试验研究

高瑞, 任彦臻, 夏露, 张友寿

铸造. 2021, 70(4): 460-464.

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研究用季戊四醇、葡萄糖酸钠及焦磷酸钠对磷酸盐粘结剂进行复合改性,以提高砂型干强度和抗吸湿性。通过正交试验确定改性优化方案;借助FTIR和SEM分析,对改性机理进行初步探讨。结果表明:复合改性后的粘结剂有效提高了砂样干强度,其干强度提高达35%,明显改善砂样的抗吸湿性,存放72 h抗拉强度下降幅度由21%降到6%。机理分析认为,改性磷酸盐粘结剂的分子结构中含有-CH₃和-CH₂官能团,提高了粘结膜的韧性,同时降低了结构水的-OH、结晶水的H-O-H等基团活性,稳定了粘结产物结构,从而提高了砂样的粘结强度及抗吸湿性。

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整形石英砂在树脂砂中的应用

钟飞升, 张雅丹, 常成, 张希兴, 李家波, 冀运东

铸造. 2021, 70(4): 465-468.

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SiO₂含量≥97%的石英矿石破碎筛分后是非常理想的铸造用原砂,但破碎过程中砂产生很多尖角、粉尘,导致其砂芯强度低,堆积不密实,容易造成粘砂和断芯等缺陷。通过对石英砂进行整形处理,减少了砂表面的尖角和粉尘含量。结果表明:经过整形2次处理的石英砂与未处理的相比,角型系数从1.46降低至1.3,堆积密度提高10.27%。应用在覆膜砂中常温抗折强度比未整形的石英砂提高了73.41%,常温抗拉强度提高了24.44%,热态抗拉强度提高了14.78%,“8”字块砂芯总重量提高了7.82%,可以应用在铸钢件生产上。应用在冷芯工艺中初始强度和24 h终强度分别提高了30.49%和43.69%,具有很好的应用前景。

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舰船用小型汽轮机汽缸铸件的铸造工艺设计

戴月良, 吴铁明

铸造. 2021, 70(4): 469-472.

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针对舰船用小型汽轮机缸体铸件的结构特点及技术要求,对汽缸体进行工艺性分析并结合以往的生产经验,采取对狭小部位的砂芯设置和分散热节补缩的铸造工艺方案。经铸造数值模拟软件计算优化,最终生产的产品完全达到技术要求,为此类铸件的生产提供了借鉴参考。

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发动机缸体浇注系统设计及优化

李涛, 沙羽, 李金辉, 赵聪超, 于珍

铸造. 2021, 70(4): 473-477.

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通过对L12缸体进行三维造型,并结合AnyCasting软件设计浇注系统,对铸造工艺进行优化。采用先封闭后开放式(直浇道的阶梯式)浇注系统,浇道比为ΣS_直:ΣS_横:ΣS_内=1:2.7:10.5。小批试制的300件缸体毛坯经加工之后未发现缩孔缩松、气孔和夹砂等缺陷。统计数据表明L12缸体废品率由53%降至4%,产品质量明显提升。

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铸造生产数据库的开发及应用

李增利, 李克锐, 赵竞翔

铸造. 2021, 70(4): 478-482.

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分析了国内某多品种小批量铸造企业生产流程和质量体系管理模式,采用Visual Studio2019开发平台、C`#语言和SQL Server 2016数据库管理系统等工具,开发了铸造生产数据库。该数据库实现了铸件工艺技术文件、操作规程、生产原材料和全过程生产记录的数字化集中管理,以及生产原材料、订单进度、铸件产量、生产稳定性的可视化快速统计分析。目前,该数据库已在国内某铸造企业上线应用,有效提升了铸造生产效率和质量稳定性。

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基于风电球墨铸铁件的强度提升研究及实践

李英昌, 董健, 员一泽, 刘海涛

铸造. 2021, 70(4): 483-485.

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风电补贴退坡及平价上网形势下,倒逼技术提升而实现降本需求,其中重量占比较高的风电球墨铸铁需要更高性能的产品开发。通过研究材料化学成分、球化、孕育工艺控制和微量元素控制,获得强度高于QT400-18AL的铁素体基球墨铸铁材料,且满足低温冲击韧性,对风电机组结构轻量化设计及技术降本具有重要意义。

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ZTA15钛合金表面热喷涂WC-12Co涂层的组织及性能

金国栋, 游涛, 柴能, 徐卫龙, 李巍, 姚谦, 刘时兵, 王洪锋

铸造. 2021, 70(4): 486-492.

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采用超音速火焰喷涂(HVOF)技术在ZTA15钛合金表面喷涂WC-12Co粉末,可以得到较为致密的WC硬质涂层。通过XRD分析发现,涂层内主要相为WC,并伴随少量的W₂C和Co₃W-3C,未发现Co相的存在。涂层与基体之间不存在过渡区,涂层内的组织之间为冶金结合,涂层与基体之间为物理结合,并且涂层与基体之间的结合强度略高于涂层组织自身强度。涂层的显微硬度可达到HV11 045,是ZTA15钛合金显微硬度值的3倍。涂层材料断口具有脆性断口特征,涂层材料的强度和塑性均低于钛合金基体。

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应用砂型3D打印技术制备复杂铝合金铸件

左强, 杨国娟, 洪润洲, 周永江, 高倩倩, 杨守杰, 陈军洲

铸造. 2021, 70(4): 493-497.

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砂型3D打印技术使传统铸造在工艺设计、砂型分型设计方面更加开放与灵活,在实际操作方面更加精确与快捷。根据砂型3D打印技术的上述特点,针对某复杂铝合金壳体铸件,开放式的设计浇注系统,同时结合模拟仿真技术进行工艺优化,然后进行砂型设计与打印、铸件制备与检验,实现在较短的周期内研制出满足技术要求的复杂铝合金铸件。

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2021全国压铸年会隆重召开，吹响2021压铸行业第一声“号角”

铸造. 2021, 70(4): 498-500.

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价值345万英镑的英国国家彩票基金挽救了英国国内仅存的一家铸钟厂

铸造. 2021, 70(4): 501-501.

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欣特卡斯特2020年12月批量生产240万台当量发动机——创下安装收入纪录

铸造. 2021, 70(4): 502-502.

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Clow阀门采用精准切割取代打磨铸件

铸造. 2021, 70(4): 503-504.

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美国铸造业展望

铸造. 2021, 70(4): 505-506.

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文献速报

铸造. 2021, 70(4): 507-508.

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专利摘要

铸造. 2021, 70(4): 509-510.

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数学模型与数值模拟在铸造充型过程的应用研究——评《铸造充型凝固过程数值模拟系统及应用》

铸造. 2021, 70(4): 511-511.

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计算机控制技术在冶金中的应用——评《冶金生产计算机控制》

铸造. 2021, 70(4): 512-512.

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设计思维在机械制造中的积极影响——评《机械设计基础》

铸造. 2021, 70(4): 513-513.

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机电技术在机械设计制造中的应用研究——评《机电设备与机械电子制造》

铸造. 2021, 70(4): 514-514.

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刊出日期：2021-04-10

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