2系铝合金大铸锭超声波辅助铸造及质量评估.pdf

轻 金 属 合 金 材 料 加 工 与制 备 学术会 议 汇报人 ：李晓谦 中南大学 2018.1.19 福州 报告提纲 2 一、工程背景与研究现状 二、熔铸与超声工艺参数优化 三、超声铸造进展及铸锭质量评估 四、铸锭应用与评价 中南大学轻合金研究院/机电工程学院 2018-1-22 高性能复杂制造国家重点实验室 一、工程背景与研究现状 3 大规格高品质铝合金铸锭制造研究具有重要工程意义：空天运载装备、尖端 武器、高铁船舶等大型构件整体化、高效化、轻量化等。 工程应用：战机的整体大梁、蒙皮；客机的翼梁、机翼壁板、尾翼等大构件 （7 ×××系铝合金扁锭厚度≧ 600mm，圆锭直径≧Φ800mm ）；登月计划重 载火箭的燃料贮箱连接锻环 （ 2 ×××系铝合金铸锭直径≧Φ1200mm ）。 中南大学轻合金研究院/机电工程学院 2018-1-22 高性能复杂制造国家重点实验室 一、工程背景与研究现状 4 2系合金大规格铸锭制造过程中的问题： 中南大学轻合金研究院/机电工程学院 2018-1-22 高性能复杂制造国家重点实验室 一、工程背景与研究现状 5 1. 当铸锭直径增大到Φ1m以上，传热传质的困难与不均匀性对铸锭品质影响 更突出 l 凝固温度场不均匀性增大，心部区域传热困难，导致凝固组织分布不均 （径向1/2—1/3处晶粒粗大，形成粗晶环，晶粒度≥3级），成分偏析严重 （正 偏析率达到0.12）； l 液穴深度变大，铸造应力增大，铸锭凝固过程中易产生开裂。 不同尺度锭坯的凝固温度场分布特征 铸锭开裂照片 中南大学轻合金研究院/机电工程学院 2018-1-22 高性能复杂制造国家重点实验室 一、工程背景与研究现状 6 2. 凝固冷却速度受限严重，增大了结晶相形成的倾向 l 凝固冷却速度受限，结晶相数量增多，形成粗大的未溶组织； l 或直接析出、富集在晶界上，形成纤维状、网状结晶相，成为冶金缺陷源， 造成铸锭在后续加工或在测试、服役过程中产生开裂。 火箭贮箱发生环缝整体撕裂 纤维状、网状结晶相及杂质相 中南大学轻合金研究院/机电工程学院 2018-1-22 高性能复杂制造国家重点实验室 一、工程背景与研究现状 7 主要技术措施：发展应用施加超声波外场辅助凝固 成形技术 思路：通过施加物理能场，利用