消失模铸造振动文献知识点.docx

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消失模铸造振动文献知识点

1.（Al-Si-Mg-Y合金消失模铸造振动压力凝固的组织与性能）

法

2.（机械振动对消失模铸造镁合金组织及力学性能的影响）

1）机械振动能显著细化消失模铸造AZ91合金的组织,合金组织由α-Mg固溶体、沉淀Mg17Al12和Al13Mn12相组成,其铝锰相有别于不施加振动时的Al32Mn25相。

2）机械振动法通过增大过冷度、碎化枝晶以及使枝晶臂熔断来细化晶粒。

3）机械振动能较大幅度改善机械性能,当激振力为1.5kN时,合金力学性能最优;而当激振力进一步增加时,由于组织中存在着微观缩松,强度有所降低。

3.（铝（镁）合金消失模铸造近净成形技术研究进展）

（1）Al，Mg合金消失模铸造过程中，金属液充型能力较差，常采用提高浇注温度、抽真空和增加涂料透气性等方法来提高合金的充型能力。

此外，消失模铸造中施加一定振动可以适当提高Al，Mg合金消失模铸造的充型能力。

（2）Al，Mg合金消失模铸造中，减少Al合金针孔和Mg合金缩松的方法，主要是采用压力凝固、低压铸造等技术来实现，压力凝固很大程度地提高了合金的补缩能力，使得Al，Mg合金消失模铸件组织致密，孔洞缺陷大大减少，力学性能相应得到很大提高。

（3）消失模铸造振动凝固技术是一种细化Al，Mg合金消失模铸造组织的简便有效的方法，如果同时结合化学元素变质处理，可以实现组织的进一步细化，显著提高Al，Mg合金消失模铸件的力学性能。

（4）开发出适合Al，Mg合金消失模铸造的合金、涂料、热处理和成形新工艺等技术，是Al，Mg合金消失模铸造今后研究的主要内容和发展方向。

真空低压消失模壳型铸造新工艺在浇注前脱去了泡沫模样，避免了泡沫模在浇注过程中分解带来的孔洞、增碳和夹杂等缺陷;另外，金属液在真空和低压的双重压力下充型和凝固，金属液的充型和补缩能力大大增强，是一种适合生产复杂薄壁高质量Al，Mg合金精密铸件的新方法。

4.（铝（镁）合金振动压力消失模铸造技术）

（1）消失模铸造振动凝固技术是一种细化铝、镁合金消失模铸造组织的简便有效的方法，可显著提高铝、镁合金消失模铸件的力学性能，其充型能力也得到较大提高。

（2）压力凝固很大程度地提高了合金的补缩能力，使得铝、镁合金消失模铸件组织致密，孔洞缺陷大大减少，力学性能相应得到很大提高。

（3）真空低压消失模壳型铸造新工艺在浇注前脱去了泡沫模样，避免了泡沫模在浇注过程中分解带来的孔洞、增碳和夹杂等缺陷；另外，金属液在真空和低压的双重压力下充型和凝固，金属液的充型和补缩能力大大增强，是一种适合生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件的新方法。

5.（铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展）

振动消失模铸造技术。

在消失模铸造过程中施加一定频率和振幅的振动，使铸件在振动场的作用下凝固。

由于消失模铸造凝固过程中对金属溶液施加了一定时间振动，振动力使液相与固相间产生相对运动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件最终凝固组织细化、补缩提高，力学性能改善。

该技术可利用消失模铸造中现成的紧实振动台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达到细化组织的目的，是一种操作简便、成本低廉、无环境污染的特种消失模铸造新方法。

消失模铸造振动凝固技术研究

金属凝固过程中应用振动可以有效细化晶粒，文献显示，振动对组织的影响包括增加形核、减小晶粒尺寸、提供同质结构等，并能提高合金的性能。

日本的山本康雄等将机械振动应用到球墨铸铁的消失模铸造中，促使石墨球化和晶粒的细化，提高铸件性能。

田学锋、李继强等研究了机械振动对镁合金消失模铸造组织和性能的影响，选用AZ91镁合金，浇注完毕，立即进行振动，直至试样完全凝固。

图3所示为不同振幅的AZ91D镁合金消失模铸造振动凝固试件的显微组织。

从图3中看出，随着振幅的增加，AZ91D镁合金消失模铸造试件的晶粒逐渐变得细小。

潘迪、赵忠等研究了不同振动频率对ZL101铝合金消失模铸件组织和性能的影响。

在ZL101铝合金消失模凝固过程中进行不同频率的垂直振动，组织明显细化（如图4所示）。

通过软件分析计算出初生相α枝晶的平均晶粒尺寸变化如图5所示。

在不同频率振动凝固试样的抗拉强度和延伸率变化如图6所示。

从图6中可以看出，随着振动频率

的增加，试样抗拉强度和延伸率逐渐增大，频率在0Hz～20Hz之间，性能提高显著，但20Hz～60Hz振动频率，试样抗拉强度和延伸率增加趋缓。

6.（镁合金消失模铸造振动凝固及处理技术研究）

1）机械振动能显著细化AZ91D消失模铸造试件的显微组织和大幅提高其室温力学性能。

AZ91D消失模铸造试件的显微组织随激振力的增加，逐渐变得细小；而抗拉强度和延伸率则是在当激振力为1.5KN时最大，分别为165.72MPa和2.24%。

另外，试件厚度对机械振动效果也有明显的影响。

试件越厚，振动效果越明显。

2）在机械振动、Ce-Sb合金化、Ce-Sb合金化后机械振动三种方法中，以Ce-Sb合金化后机械振动的方法对AZ91D消失模铸造试件的室温拉伸性能提高最大，其拉强度比铸态下的提高了50.1%，延伸率提高了51.9%。

并发现，机械振动的物理改性法对AZ91D消失模铸造试件的室温拉伸性能的改善效果，没有Ce-Sb合金化的化学方法那样显著。

7.（双电机消失模铸造振实台振动模式及效果）

（1）双振动电机反向转动时,垂直方向的加速度、振幅比较均匀,梯度较小,有利于垂直方向进行充填紧实,而不会使泡沫模样产生变形。

双电机同向转动和单电机转动时,水平方向有较大力的作用,推动砂粒作水平移动,可以考虑用来进行水平充填紧实。

（2）通过改变双振动电机之间的转向,双电机的启动与停止,形成不同的组合,实现对各种形状的泡沫模样进行充填紧实。

对于带有水平孔形型腔的泡沫模样,根据以上的分析及试验,可以采用先进行双电机同向振动,使型砂对水平孔形型腔进行填充;然后采用双电机反向振动,进行垂直方向的振动紧实,这样就能满足零件的充填紧实要求。

（3）根据泡沫模样的复杂程度,宜采用不同的振动组合模式。

可以认为,采用双电机振动替代6电机振动是可行的。

双电机振动台的不同组合模式,可以通过简单的电气电路就可实现切换,控制方便;并且消失模双电机振实台结构简单、成本低、维护量小,有推广应用价值。

（4）对于十分复杂的模样,尤其是带较多水平孔或水平凹槽的模样,为确保紧实质量,仍可考虑选用6电机的三维振实台。

8.（特种消失模铸造技术）

振动消失模铸造技术

振动消失模铸造技术是在消失模铸造过程中施加一定频率和振幅的振动，使铸件在振动场的作用下凝固，由于消失模铸造凝固过程中对金属溶液施加了一定时间振动，振动力使液相与固相间产生相对运动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件最终凝固组织细化、补缩提高，力学性能改善。

该技术利用消失模铸造中现成的紧实振动台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达到细化组织的目的，是一种操作简便、成本低廉、无环境污染的方法。

相比之下，砂型铸造过程中，如对铸型施以机械振动，很容易把铸型振垮；而在金属型铸造过程中，由于其冷速过快，振动对结晶的影响作用基本不大。

研究表明不论机械振动、电磁振动，还是声波和超声波振动，对金属都有显著的细化作用，振动最大的作用是抑制柱状晶和枝晶生长，形成小的等轴晶，因此，能显著的提高铸件的密度和机械性能。

影响振动细化效果的因素有振动频率、振动幅度、振动强度、振动位置、振动时刻和时间、振动方式等。

华中科技大学的李继强、王元庆等研究了机械振动处理技术对AZ91D镁合金在消失模铸造条件下组织形貌以及力学性能的影响，并探讨了振动细化机理。

认为机械振动能显著地细化AZ91D合金的铸态组织，改善其力学性能，提高其抗拉强度，当激振力为1.5kN时，合金抗拉强度最高，而当激振力进一步增高时，由于组织中出现微观缩松，强度有所降低。

如图4是消失模铸造AZ91D合金抗拉强度及伸长率随激振力的变化。

9.（消失模铸造技术现状及发展趋势）

10.（消失模铸造镁合金组织及性能研究）

在机械振动变质试验中，待炉料全部熔化后，将温度调整至740℃，用多孔头吹氩精炼除气，精炼后静止10－15分钟，再调节到710℃进行浇注，一俟浇注完毕，立即按设定好的激振力进行振动，直至试样完全凝固。

浇注过程中真空度一直保持在0.02MPa，完成后继续保持该真空度5分钟。

动力学激振力产生原理

图5.3为双振动电机激振台装置图，利用电机的偏心块产生振动，形成振动激振源，砂箱置于激振台上，在电机的转动下作上下往复振动，对砂型内金属液产生激振力。

将振动电机两端的平衡块调至所需刻度并重新固定，即可调节激振力大小。

本试验中调节的激振力大小依次为0.5KN、1KN、1.5KN、2KN和2.5KN。

在不进行机械振动时，消失模铸造AZ91合金组织中初生相按枝晶形态生长，晶粒较大且二次枝晶发达，而当激振力为1KN时，枝晶开始发生部分碎化，但仍有近乎完全枝晶可见。

当激振力进一步增加时，枝晶组织碎化更为明显。

当激振力达到2.5KN时，枝晶大部分都发生了碎化，二次臂很少见。

在消失模铸造AZ91合金中，除存在体积分数最大的基体外，还存在少量的沉淀相。

从图5.4能够发现，当激振力增大时，沉淀相的形态几乎没有发生变化，仍然主要分布于晶界处。

在AZ91合金凝固过程中，首先生成的基体相凝固范围较宽，凝固时间较长，所以在激振力的较长时间作用下使基体相发生碎化效果。

在共晶转变生成沉淀相时，由于共晶转变温度范围很小，使得激振力还来不及在沉淀相上发生作用效果，共晶反应便已经完成，所以机械振动对沉淀相改变较小，主要是对基体相的枝晶形态发生改变。

AZ91合金晶体在正常长大的过程中，激振力使得枝晶臂受到熔体的

温度涨落引起的热振动及相邻枝晶在其根部产生的剪应力的作用，枝晶臂发生熔断及折断，造成晶粒增值，使AZ91合金组织细化。

凝固层枝晶破碎形成的晶雨也使晶粒得到细化。

通过变化不同的激振力对消失模铸造AZ91合金施加机械振动，结果表明，机械振动能显著地细化AZ91合金的组织，改善机械性能，拉伸强度随激振力的增加而增大。

当激振力为1.5KN时，合金强度最高；而当激振力进一步增加时，由于组织中存在着微观缩松，强度有所降低。

机械振动法通过增大过冷度、碎化枝晶、使枝晶臂熔断及增加游离激冷晶的数目来细化晶粒。

11.（影响消失模铸造AZ91D镁合金振动凝固组织性能的因素）

（1）测试结果表明,对消失模铸造AZ91D实施振动凝固,对试件的组织有明显的细化作用,适当的振动力可以提高试件的力学性能。

（2）较低的浇注温度,有利于消失模铸造零件的组织细化,因此,在充型条件满足的情况下,应选择较低的浇注温度来获得细晶组织。

（3）试样的厚度越大,振动凝固的组织细化效果越好,因为厚大消失模铸件试样,在其凝固完成之前,机械振动能充分地作用于未凝固的熔体,造成的“粘性剪切”、“枝晶熔断”现象更充分。

（4）研究结果表明,将镁合金铸件加热到半固态下进行等温热处理,其铸件组织有球化之趋势;且测试表明,与镁合金铸件常用的热处理工艺（T4、T6）比较,半固态等温热处理对铸件性能提高幅度最大。

因此,适当温度的半固态等温热处理,对强化消失模铸造镁合金零件的力学性能具有吸引力。

（5）由于消失模铸造工艺,采用三维变频振动紧实台实施散砂的紧实,且在实型（泡沫模样）下浇注,这将为振动下凝固提供设备和工艺保障,不需要增加另外的振动凝固装置、也不会因振动产生铸型坍塌。

（6）如果将振动凝固与等温半固态热处理工艺结合起来应用于镁、铝合金的消失模铸件,可以综合振动凝固细晶与等温半固态热处理晶粒球化的优势,有望成为获高性能消失模铸造镁、铝合金零件的好方法。

12.（机械振动对ZL101消失模铸造组织及性能的影响）