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实验七开题报告概要
半固态铝合金化学成分优化与制备
专业:材料科学与工程
小组成员:
指导老师:
日期:2016-9-5
目录
选题的背景及意义
半固态成形的基本原理
实验设计
热力学计算方案
斜坡法制备半固态浆料
金相制备及观察分析
参考文献
选题背景及意义
20世纪70年代初,美国麻省理工学院D.B.Spencer等人在实验中发现了半固态金属的流变性能,进一步研究开发了半固态金属成形工艺。该技术被世界著名的专家们称为21世纪新兴的金属制造关键技术之一。
半固态坯料制备是半固态成形技术的基础与关键。因而,人们对半固态成形技术的研究有很大部分集中在坯料制备的工艺优化和工艺开发等方面。
半固态成形的基本原理
半固态成形是介于液态成形和固态成形之间的一种成形方法。
将合金熔化后,冷却至液相线温度以下,对合金进行搅拌,在搅拌力的作用下,合金中析出的树枝状晶被破坏,并在周围金属液的摩擦熔融作用下,晶粒和破碎的枝晶小块形成卵球状的颗粒,分布在整个液态金属中。
糊状悬液,具有一定流动性,又可搬运储藏。
利用半固态合金独特的性质实现浇注或压注成形的方法为半固态成形。
热力学计算方案
根据给定的Si和Mg的成分范围
固定一个,对选定另一个变量进行计算
利用Pandat软件,对选定成分进行凝固模拟
对凝固模拟数据进行处理,判断选定组分是否满足凝固温度区间等4个要求
对范围内的成分进行上述计算
确定两种满足要求的合金成分
计算结果
初生固相
凝固温度区间/℃
|dfs/dT|
析出相
α-Al/%
Si/%
Mg2Si/%
Al-4Si-2Mg
FCC_A1
73.7
0.01028
74.81
2.37
2.12
Al-4Si-4Mg
FCC_A1
64.7
0.0085
57.69
1.61
4.69
Al-5Si-0.4Mg
FCC_A1
74.6
0.00882
65.66
3.71
0.33
Al-5Si-0.5Mg
FCC_A1
74.2
0.00884
65.79
3.69
0.43
Al-5Si-0.6Mg
FCC_A1
73.7
0.00885
65.89
3.66
0.53
Al-5Si-1Mg
FCC_A1
72
0.00891
66.35
3.54
0.97
Al-5Si-2Mg
FCC_A1
67.7
0.00819
67.58
3.2
2.21
Al-5Si-3Mg
FCC_A1
63.4
0.00759
62.04
2.8
3.54
Al-5Si-4Mg
FCC_A1
59.1
0.0077
52.92
2.39
4.9
Al-6Si-1Mg
FCC_A1
65.7
0.00725
58.45
4.41
1.01
Al-6Si-2Mg
FCC_A1
61.6
0.00678
59.78
4.05
2.27
Al-6Si-4Mg
FCC_A1
53.3
0.01895
48.54
3.2
5.07
Al-8Si-0.4Mg
FCC_A1
55
0.22307
41.2
6.37
0.35
Al-8Si-3Mg
FCC_A1
45.3
0.02766
45.22
5.39
3.78
Al-12Si-2Mg
FCC_A1
22.4
0.03815
9.36
9.58
2.41
Al-12Si-4Mg
FCC_A1
16.9
4.24569
12.36
8.63
5.46
热力学计算结果
Component
20≤ΔT≤150℃?
Initial phase fs≥60%?
|dfs/dT|≤0.015?
Precipitated phase Si≤5%?
Precipitated phase Mg2Si≤5%?
MEET DEMAND?
Al-4Si-2Mg
○
○
○
○
○
√
Al-4Si-4Mg
○
╳
○
○
○
╳
Al-5Si-0.4Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-0.5Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-0.6Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-1Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-2Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-3Mg
○
○
○
○
○
√
Al-5Si-4Mg
○
╳
○
○
○
╳
Al-6Si-1Mg
○
╳
○
○
○
╳
Al-6Si-2Mg
○
╳
○
○
○
╳
Al-6Si-4Mg
○
╳
╳
○
╳
╳
Al-8Si-0.4Mg
○
╳
╳
╳
○
╳
Al-8Si-3Mg
○
╳
╳
╳
○
╳
Al-12Si-2Mg
○
╳
╳
╳
○
╳
Al-12Si-4Mg
╳
╳
╳
╳
╳
╳
斜坡法制备半固态浆料
斜坡法制备半固态组织及影响因素
实验操作步骤
实验原理
将熔融金属倒在冷却斜坡上 , 由于斜坡的冷却作用
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