大论文 型内感应加热钢铝双金属复合成型工艺_图文

1、郑州大学硕士学位论文型内感应加热钢/铝双金属复合成型工艺姓名:张跃申请学位级别:硕士专业:材料加工工程指导教师:吴振卿20070520 界面结合较差,而且出现空隙、裂纹等缺陷。两种金属的结合为机械结合,宏观表现为施加很小的外力两种材料便脱离,脱离的金属表面无明显金属光泽。可见体积比对双金属复合界面有着很大的影响。这里选用体积比为5.4:l,8:l,ll:1三种情况进行分析,其金相显微组织如下图3.2所示:表3.2不同体积比时界面结合情况Table3.2Surface situation under different volumesratio体积比2.03.65.45.58II结合情况机械结合

2、机械结合部分结合部分结合结合良好结合良好 (c体积比为¨:I图3.2不同体积比下的结合界面的显微组织Fig3.2Micro-structures ofinterface in different volumesrates 图3.3不同预热温度时界面金相组织图Fig3.3Micro-structures ofinterface under different preheating temperature 分析表3.3和图3.3,芯材不预热时和预热温度较低200时界面未结合。芯材预热600时,界面结合较差,并出现裂纹。预热到700、800、的情况下,界面结合良好,没有裂纹出现。预热100

3、0时,界面结合不佳,能观察到一条细小的裂纹在复合界面处,原因是碳钢预热温度过高,表面出现一定氧化,影响界面原子扩散,氧化物容易使界面不浸润,易产生微裂纹。当变化芯材预热温度时,随着预热温度的提高,界面结合由未结合或者机械结合过渡到完全冶金结合。试验表明芯材经过预热处理后,结合界面明显较好,而没有经过预热处理和预热温度较低的芯材,在界面处不结合或只能形成部分结合并且伴随一定的裂纹出现。只有当芯材表面预热温度足够高时,提供足够的能量才能使芯材表面原 好的冶金结合界面。具体设计如下表3.4。表3.4制备试样的工艺参数(芯材预热700"CTab3.4The process technical

4、 parameters ofsamples表3.5不同金属液温度和体积比下界面结合情况(芯材预热700"C Table3.5Surface situation under different preheating temperature and volumes'rates 2群3拌图3.4不同体积比和浇注温度时金相组织图Fig3.4Interface metallurgical structure with different volumes and casting temperatures所得的界面结合情况如表3.5,金相组织如上图3.4。三种情况下,l拌试样对体积比为5.

5、5:l时,浇注金属液的量较少,同时浇注金属液温度也较低,相应减少对芯材的热作用时间,界面结合较差。2祥和3群试样,当体积比选择为8:1和ll:l时,浇注金属液的温度增加,浇注的金属液量增加,金属液对芯材的热 化1400Hz图3.5不同频率下界面SEM显微组织图SEM with different frequencyFi93.5Figure ofinterface分析图3.5,三种频率下的试样均获得了冶金结合。随着感应电磁频率的提高,双金属复合材料的界面结合越好,原子两侧的扩散能力增强,复合层变宽。在频率为800Hz时,虽然在加热过程中由于集肤效应的影响工件的表面透入深度相对较深,但是金属液浇注

6、铸型后受电磁力作用不强,电磁频率较低,工件产生的感应电流较低,加热效率低,界面的扩散层厚度较窄。当频率提高到1400Hz 时,电磁感应加热效率高,虽然工件的表面透入深度相对较浅,但是感应加热金属时,强大的变频电流经感应线圈产生很强的磁场,产生电磁力。被熔化的金属 第四章钢/铝复合材料的界面组织与性能4.1引言界面是双金属复合材料研究的重点,界面的结合情况决定了双金属复合材料的性能。界面处常常会出现裂纹、气孔、夹杂等缺陷。界面的裂纹受许多因素的影响,包括cTE(热膨胀系数以及弹性与塑性应变的不匹配【4l】。双金属复合材料的抗裂纹穿透能力受三个因素的影响1421:界面结合能R、模量错配Ez,

7、9;El、弹性残余应变以I。在高界面结合强度的情况下,裂纹能够穿透界面,但是如果模量错配大时,界面穿透会变的相当困难。同样,界面位错也会影响裂纹偏转标准。界面结合强度的好坏通过裂纹沿界面的传播难易程度来决定。本章通过砂型镶铸法,在对碳钢预热到730,铝合金液浇注温度750,体积比(铝合金液比碳钢为8:l,经350退火l小时的工艺条件下铸造得到性能较优的双金属复合铸件。对复合层的显微组织进行了研究分析,同时对复合材料在受力受热变形时,其微裂纹萌生等变化进行初步分析。同时对复合层组织进行分析、测试,分析钢/铝液固结合过程中界面反应机制。4.2钢/铝复合材料界面组织采用线切割工艺截取金相试样,在Philips-quanta-2000型扫描电子显微镜上拍得