铸造

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吴锜, 成京昌, 魏彦鹏, 关书文, 时坚, 高鹏, 于波

铸造. 2021, 70(7): 777-782.

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相图计算技术作为一种较为成熟的获得相图的方法,已在铸造合金开发设计方面取得一定进展,但是远没有得到充分的开发与应用,建立准确有效的铸造合金相与组织预报系统还面临巨大的困难与挑战。概述了相图计算技术以及常用软件,综述了相图计算在铸造不锈钢组织成分设计、相转变温度计算、析出相分析以及成分偏析控制等方面的应用,展望了相图计算技术在铸造不锈钢中的应用前景。

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两步法等温淬火球墨铸铁型材的组织与性能

刘彩艳, 张云鹏, 王晓雪, 许皓然, 杜长春

铸造. 2021, 70(7): 783-788.

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针对Φ35 mm水平连铸球铁型材进行了两步法等温淬火。通过金相观察、X射线衍射分析、硬度冲击韧性及抗拉强度测试,研究了奥氏体化温度、奥氏体化时间、第一步等温淬火温度及淬火时间、第二步等温淬火温度及淬火时间等因素在该工艺中对等温淬火球墨铸铁(ADI)组织性能的影响。结果表明:球铁型材经两步法等温淬火工艺处理后可以获得组织更为细密的ADI,材料强度显著提高,且残余奥氏体具有较高的含碳量。第一步等温淬火温度会显著影响针状铁素体晶粒的大小和残余奥氏体的含量,随着第一步淬火温度的升高,铁素体逐渐变得粗大,残余奥氏体含量逐渐增加,ADI的抗拉强度和硬度均呈先增加后降低的趋势。当两步法工艺为900℃+60 min+310℃+15 min+340℃+60 min和940℃+60 min+290℃+15 min+360℃+60 min时,相对综合力学性能最好。

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Mo含量对B+级钢金相组织及力学性能的影响

刘海德, 于光才, 孙书来, 张涛

铸造. 2021, 70(7): 789-792.

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B+级钢(ZG25MnCrNi)是铁路货车摇枕、侧架主要用材料,该钢种未规定Mo含量控制范围,实际生产中由于废钢中含有一定量的Mo,常造成该钢种金相组织异常及力学性能不合格。通过研究不同Mo含量对B+级钢金相组织及力学性能的影响,提出B+级钢中Mo元素的控制范围和金相组织及力学性能不合格的解决方案。

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搅拌铸造金属Ti颗粒增强AZ91D复合材料的组织与力学性能

谢耀, 康跃华, 李新涛, 韩胜利, 周楠, 郑开宏, 张静, 潘复生

铸造. 2021, 70(7): 793-799.

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采用光学显微镜、扫描电子显微镜和室温拉伸力学性能测试研究了搅拌铸造制备金属Ti颗粒增强AZ91D复合材料的搅拌温度(580~710℃)、速度(300~500 rpm)和时间(10~30 min)对Ti颗粒分布均匀性、微观组织和力学性能的影响。试验结果表明,复合材料铸锭底部的Ti颗粒体积分数比顶部高,提高搅拌速度明显改善底部Ti颗粒的分布均匀性,但是搅拌温度和时间对Ti颗粒分布均匀性的影响较小。添加Ti颗粒使共晶相β-Mg₁₇Al₁₂的长度尺寸降低,Ti颗粒与镁基体的复合界面不存在空洞,并且Ti元素扩散进入镁基体,部分界面处生成少量细小方块状Al-Ti-Mn金属间化合物。复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为97 MPa和117 MPa,比AZ91D镁合金基体分别提高35%和15%。

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热处理工艺对铸造/激光增材制造复合制备Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响

薛松海, 李重阳, 李雪辰, 刘鸿羽, 刘时兵, 曲玉福, 刘田雨

铸造. 2021, 70(7): 800-805.

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研究了热处理工艺对复合制备Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响。结果表明,制备的Ti-6Al-4V试样有3个典型区域,分别为激光增材制造区、铸造基底区和铸造/激光增材制造冶金结合区;激光增材制造区由网篮组织构成,铸造基底区由魏氏组织构成,而铸造/激光增材制造结合区微观组织取决于热处理工艺;铸态和固溶态呈魏氏组织,而固溶时效和热等静压+固溶时效态呈网篮组织。固溶时效态由于组织均匀性较高、析出次生α相,从而使得合金不但具有较高的强度(915 MPa),而且具有较高的伸长率(11%)。

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基于气相追踪与气泡破碎判据的铸件卷气缺陷预测

陈云祥, 陈卓, 廖敦明

铸造. 2021, 70(7): 806-812.

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宏观卷气缺陷严重影响铸件的质量,易造成应力集中等问题。微观气泡分散在铸件中,对铸件质量的影响往往可以忽略。当前卷气缺陷预测的研究往往满足不了实际生产的需要,因此在单向流动模型基础上,通过追踪宏观气泡在每一计算时间步的动态变化和所受合力,建立卷气预测模型,判定宏观气泡是否会破碎成微观气泡,在数值模拟结果中将未破碎的宏观气泡作为卷气缺陷标记出来。通过方向盘实物件卷气位置与卷气模型预测位置的对比,证明卷气预测模型的正确性。

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一种第二代镍基单晶高温合金短时高应力蠕变研究

张镇, 谷阿山, Natasha Vermaak, 楼琅洪, 张健

铸造. 2021, 70(7): 813-818.

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为了评估镍基单晶高温合金在诸如高超音速飞行器等有限寿命应用中高温弹塑性安定设计的使用情况,在600℃和900℃下进行了短时高应力蠕变试验。结果表明,在900℃/350 MPa(屈服应力的52%)条件下测试的试样产生的蠕变应变比600℃/900 MPa(屈服应力的99%)时更高。由于热激活效应,在900℃/350 MPa下发现γ'相出现筏化。在900℃/350 MPa时,a[110]和a[100]两种超位错都切入了γ'相,而在600℃/900 MPa时,只有a[100]一种超位错切入γ'相。

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镍基单晶高温合金籽晶氧化对凝固过程的影响

杨帅, 郑素杰, 陈昊

铸造. 2021, 70(7): 819-822.

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采用工业级定向凝固炉研究了籽晶法制备单晶过程中籽晶顶端氧化层结构及对凝固缺陷形成的影响。结果表明,籽晶顶端氧化层主要为Al₂O₃和NiO;氧化层隔离了熔融籽晶与浇注的合金,导致定向凝固过程中在氧化层处形成了小角度晶界、杂晶等凝固缺陷。

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真空铜模吸铸高Nb-TiAl合金快速凝固显微组织演化及凝固路径

柳翊, 朱德荣, 闵志宇, 李妙玲, 陈智勇, 李豪, 张伟

铸造. 2021, 70(7): 823-827.

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采用真空铜模吸铸技术制备了尺寸为Φ5 mm×90 mm的Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)(at.%)合金棒状试样,研究了急冷快速凝固显微组织演化及凝固路径。结果表明:基于TiAl-8.5Nb三元合金系的变温截面图与铸态凝固组织特征,该铸态合金凝固路径是单一β相凝固,初生相为β相,其主要相组成为α₂相、γ相及B2相以及少量硼化物和氧化钇颗粒;与铸态相比,表面急冷区凝固组织具有明显的单一β相凝固特征,而糊状区枝晶形貌明显且存在包晶晕,为典型的包晶凝固,从急冷区至糊状区,其凝固方式由单一β相凝固向包晶凝固转变;在表面急冷区,脉络状B2相、针状硼化物、氧化钇颗粒以及片层结构(α₂+γ)的形成一定程度上被抑制,随着冷却速率的提高,α₂相(002)和γ相(111)面的衍射峰向高角度偏移约0.6°。

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DD15单晶高温合金900℃的热腐蚀性能

史振学, 刘世忠, 赵金乾, 王效光, 杨万鹏

铸造. 2021, 70(7): 828-832.

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在高温度梯度真空定向凝固炉中制备了第四代单晶高温合金DD15,在900℃下研究了DD15单晶高温合金热腐蚀性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪对腐蚀产物进行了分析。结果表明,DD15合金铸态组织由枝晶组成,枝晶间存在大量共晶组织。合金经过热处理后,获得立方化较好的γ'相组织。腐蚀过程中,腐蚀均匀、无剥落、无腐蚀坑。开始时腐蚀速率稍大,随着时间增加,腐蚀速率逐渐降低。燃气腐蚀条件下,合金100 h的平均腐蚀速率非常低,DD15合金具有优异的热腐蚀性能。腐蚀100 h后产物分为三层,外层为不规则棱形、紧密排列的NiO,中间为混合氧化物,内层为硫化物。内层中有薄片的NiS生成。

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基于等效质点的铸造热应力数值模拟

殷亚军, 庞楠, 周建新, 沈旭, 计效园

铸造. 2021, 70(7): 833-838.

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基于等效质点理论,提出了铸造过程热应力及变形迭代新算法,并通过应用实例初步证明了该算法的有效性。与基于有限元的某商用铸造热应力数值模拟软件进行对比,证明了该算法具有更高计算效率。

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湿型砂造型主要材料特性及配比工艺方案

林鹏飞

铸造. 2021, 70(7): 839-843.

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对膨润土、混配煤粉、原砂和除尘灰等湿型砂造型材料的重要特性进行检测和分析,对比了不同配比工艺方案的材料成本及铸件质量,获得了湿型砂造型主要材料特性的重要控制点和低成本高稳定性湿型砂的最优配比工艺方案。

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抗脉纹剂材料对比研究及应用

冯月雪, 李娜, 姜爱龙, 李兆健, 季托, 秦倩倩

铸造. 2021, 70(7): 844-849.

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对四种抗脉纹剂材料进行了对比试验,研究了四种抗脉纹剂的物理性能,其加入量对芯砂强度及芯砂热膨胀性能的影响。对比分析了其在某铸铁气缸盖的气道砂芯上的实际应用效果,获得相应试验数据,为抗脉纹剂材料的应用提供参考。

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热等静压在铝合金铸件中的应用

丁剑, 李亚辉

铸造. 2021, 70(7): 850-854.

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研究了热等静压对ZL114A耐高压壳体铸件显微缩松缺陷、铸件力学性能及金相组织的影响。结果表明,经热等静压处理后,铸件内部的显微缩松缺陷能够完全改善,铸件厚大部位剖切面荧光检验合格,金相组织正常,铸件本体切取抗拉强度基本维持不变,伸长率提高,铸件疲劳性能及使用可靠性显著提高。

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基于OCR技术的复杂背景下工件标识字符识别方法

刘基, 赵志诚, 王晓东

铸造. 2021, 70(7): 855-860.

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针对铸造工艺过程中白模挂涂、铸件补漆后工件标识字符模糊不清、背景复杂,从而导致识别难度增加的问题,提出了一种基于卷积循环神经网络与连接时域分类的端对端光学字符识别模型。该模型在卷积层基于VGGNet16进行了简化和改进,又利用旋转、加噪、调整亮度和对比度的数据增广方法解决了样本数量少的问题。根据试验对比选择合适的模型参数,实现了复杂背景下铸造工件标识字符的识别。结果表明,改进后的字符识别模型稳定、识别率高,对相似字符具有较好的鲁棒性。

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某型高强度液压马达壳体铸件快速开发

聂雄, 陈桂芳, 李赛白

铸造. 2021, 70(7): 861-865.

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为快速开发某型高强度液压马达壳体铸件,利用3D打印砂芯、高密度泡沫外模和数值模拟分析等方法,确定了铸件的铸造工艺方案。实际生产验证表明,采用3D打印整体式砂芯,高密度泡沫模造型制芯的快速铸造工艺,缩短了开发周期,降低了开发成本。

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汽车发动机缸盖湿型砂铸造工艺优化

王洪磊, 纪飞飞, 郑爱权

铸造. 2021, 70(7): 866-871.

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气缸盖是发动机的核心组成部分,其结构复杂,工作中要承受很大的机械负荷和热负荷。针对湿型砂成形工艺下缸盖生产过程中出现的内部砂眼、气孔和变形等主要问题,通过改善缸盖的制芯、造型、配砂、浇注、烘芯、退火、清理等工序中的工艺,改进缸盖外模结构和芯盒工装,降低了缸盖的报废率,为缸盖的成形工艺提供了技术参考。

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球墨铸铁吸沙泵泵体铸造工艺探究

刘沙, 刘建策, 刘晓亮

铸造. 2021, 70(7): 872-875.