【铝合金热裂研究的文献综述2600字】

铝合金热裂研究的文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u4138铝合金热裂研究的文献综述 1138621.1热裂机理 1226011.2热裂倾向评定方法 2249051.3热裂影响因素 413562参考文献 5热裂是许多金属材料最严重且不可逆的铸造缺陷之一，严重影响着合金的铸造性能和力学性能。热裂通常发生在合金凝固过程中的固相线温度附近，此时合金中还存在少许液相，枝晶骨架阻碍液相的流动。而合金因冷却收缩产生的收缩应力比部分晶间结合力大时，将出现晶粒分离现象，如果残留的液相不能及时进行补缩，则枝晶开裂形成裂纹[45]。1.1热裂机理液膜理论1961年，Saveiko[46]关于合金热裂现象提出了液膜理论，该理论认为金属液凝固后期残存的液相在晶粒表面形成液膜，合金收缩应力作用在晶间液膜上引起热裂纹的发生。合金凝固过程中，当金属液冷却到固相线附近时，已经凝固结晶的晶粒被残余的液相分隔开来，在晶间形成液膜。随着温度的降低，液膜的厚度慢慢变薄，与此同时铸件凝固收缩应力作用在液膜上，收缩应力过大时撕裂液膜，形成晶间裂纹。此外，合金的热裂倾向主要取决于晶间液膜厚度和液膜表面张力，随着晶粒尺寸的变化，液膜厚度的变化幅度大于液膜表面张力的变化，因此晶粒细小的合金不易发生热裂现象[47]。强度理论强度理论也是着眼于合金凝固后期，该理论基于合金的高温力学性能实验研究，认为合金处于固相线与枝晶搭接温度之间时，合金的延伸率极低，呈现脆性断裂，这个温度区间被称为“脆性温度区间”。与液膜理论不同的是，强度理论认为合金凝固后期的应力应变直接作用于固相骨架上，当应力应变值超出了固相骨架在该温度下所能承受的强度极限和变形极限时，固相骨架被拉断，合金便会出现裂纹[48]。凝固收缩补偿理论凝固收缩补偿理论认为热裂通常发生在合金准固相区的不可补缩区，此区域间枝晶相互搭接形成骨架的同时也将部分液相隔离，补缩通道被阻隔，而合金中因凝固收缩形成初始微小裂纹得不到液相的及时补充，则成为热裂发生的源头[49]。图1-4为凝固收缩补偿理论示意图。图1-4凝固收缩补偿理论示意图Fig.1-4theoreticalschematicdiagramofsolidificationshrinkagecompensation晶间搭桥理论晶间搭桥理论认为，合金在凝固后期，晶粒间相互交错、形成的晶间搭桥提高了合金的晶间结合力。Borland[50]通过对准固态合金的凝固力学性能进行研究，发现合金断裂的实际应力远大于液膜理论的计算结果。理论表明，如果晶间形成大量搭桥，当晶间结合力可抵抗收缩应力时，将只会造成晶间搭桥被拉长或晶粒变形而不会破坏晶间搭桥形成热裂纹。图1-5为晶间搭桥机制示意图。图1-5晶间搭桥机制示意图Fig.1-5Schematicdiagramofintergranularbypassmechanism1.2热裂倾向评定方法（1）热裂环法热裂环法是评价合金热裂倾向的常用方法之一[51]。热裂环法的模具如图1-6所示，该装置的砂型中有两个等直径的圆形型腔，并在其中心各有一钢芯，热裂环的宽度由钢芯的直径确定，在内浇口外面放置冷铁可让合金在最后凝固的地方形成热裂。合金的热裂倾向由铸件产生热裂处的钢芯直径大小来表示，值越大热裂倾向性越严重。图1-6热裂环法模具示意图Fig.1-6Schematicdiagramofhotcrackringmethoddie（2）临界尺寸法临界尺寸法通常可分为：临界长度法和临界直径法[52]，如图1-7所示。临界尺寸法的模具是由直径或长度不同的圆棒组成。因长棒和细棒处的冷却速率和收缩应力最大，故当热裂纹仅产生在较长圆棒和较细的圆棒上时，表示该合金的热裂倾向越小。图1-7临界尺寸法示意图Fig.1-7Schematicdiagramofcriticalsizemethod（3）热裂应力测试由于热裂环法和临界尺寸法都是属于热裂纹宏观检验方法，只能定性的评定热裂的倾向，一般需要进行重复试验。为了深入研究合金的热裂机理，部分研究者通过采用T型热裂测试系统测量合金在凝固时出现热裂纹的那一刻所受到的最大拉应力来判断合金的热裂倾向，如图1-8所示。此种方法不仅定量的分析了合金的热裂倾向，还可以通过应力传感器和温度传感器可以测得合金在凝固过程中，合金凝固收缩应力及冷却温度与时间的关系[53]。图1-8合金热裂应力实验测试系统示意图Fig.1-8Schematicdiagramofexperimentaltestingsystemforhotcrackingstressofalloy1.3热裂影响因素铝合金热裂纹的发生是一个极其复杂的物理化学过程，涉及到热力学特征、流体力学、合金凝固原理等多个领域。研究表明[54]，影响合金凝固区间、凝固行为的因素都将对合金的热裂倾向产生不同的影响。一般主要与铸造合金成分、铸型性质、合金浇铸条件等方面有关：铸造合金成分合金的成分组成对热裂倾向起着决定性作用，合金元素决定着合金的固液相线区间、晶间第二相的组成和形态和晶粒尺寸[55]。通常来讲，合金的凝固区间越大，其线收缩率越大，热烈倾向则越严重。同时，合金中共晶体的含量也影响着合金热裂倾向。铸型性质合金的热裂敏感性不仅与合金的成分有关，还与合金在铸造成形时所选用的铸型有着密切的关系。当铸型具有优良的退让性时，合金凝固收缩受到的阻力较小，铸件内部产生的收缩应力也小，铸件开裂现象减少。浇铸条件在实际生产时，合金的铸造工艺要因铸件和材料成分的不同而有所调整。对于不同壁厚和结构特殊的铸件，需要选取合理的浇注温度、模具温度和充型速度等工艺参数，减少因凝固速度差异大、无法补缩等原因所引起的铸件开裂现象[56]。设计浇注系统时还需要考虑到合金液在凝固过程中是否具有合理的补缩通道，及时的补缩行为可以降低热裂纹的产生频次。参考文献李文翔，李晔，董洁霜，等．引入碳交易机制的新能源汽车发展路径研究[J]．系统仿真学报:1-16[2021-04-01]张超，江鹏飞．新能源汽车轻量化途径及其评价[J].汽车实用技术,2021,46(01):14-15+28.管仁国,娄花芬,黄晖,等.铝合金材料发展现状,趋势及展望[J].中国工程科学:1-158.李光霁,刘新玲.汽车轻量化技术的研究现状综述[J].材料科学与工艺,2020,28(05):47-61.NaveenNS,KishorePS.ExperimentalInvestigationonHeatTransferParametersofanAutomotiveCarRadiatorusingGraphene/Water-EthyleneGlycolCoolant[J].JournalofDispersionScienceandTechnology,2020.刘莹,莫灼强,莫肇月,曹宇,朱玉涛,邓松云.汽车散热器用3004/7072铝合金复合材料的组织和性能[J].金属热处理,2018,43(12):67-70.王功,张晓萍.汽车散热器用新型铝合金的铸造工艺及组织性能研究[J].热加工工艺,2020,49(19):80-82+86.孙学娟,龚勋,刘世雄.车用翅片散热器发展趋势分析[J].时代汽车,2019(09):118-119.李龙,夏承东,宋友宝,等.铝合金在新能源汽车工业的应用现状及展望[J].轻合金加工技术,2017,45(09):18-25+33.BonolloF,GramegnaN,TimelliG.High-PressureDie-Casting:ContradictionsandChallenges[J].JOM,2015,67(5):901-908.KomazakiT,NishiN,MurashimaI,etal.Aluminumalloyforhighpressuredie-casting:US,US6649126B2[P].2003.ChadwickGA,YueTM.Principlesandapplicationsofsqueezecasting[J].Metals&Materials,1989,5:6-12.TanakaH.NumericalAnalysisofFilletShapeandMoltenFillerFlowduringBrazingintheAl–SiAlloyofAutomotiveRadiator[J].MATERIALSTRANSACTIONS,2021,62(4):498-504.代雪佳.散热器炉中钎焊工艺研究[D].重庆大学,2014.贾海龙、周文强、王思清、等.高性能挤压铸造铝合金研究进展[J].特种铸造及有色合金,2020,v.40;No.332(11):16-23.MurrayJL,McalisterAJ.TheAl-Si(Aluminum-Silicon)system[J].BulletinofAlloyPhaseDiagrams,1984,5(1):74.罗守靖,陈炳光,齐丕骧.液态模锻与挤压铸造技术[M].化学工业出版社,2007.El-KhairM.Microstructurecharacterizationandtensilepropertiesofsqueeze-castAlSiMgalloys[J].MaterialsLetters,2005,59(8/9):894-900.张东城.高强韧铝硅合金的挤压铸造组织和性能研究[D].华中科技大学，2019.HiroseK,HirosawaS,SatoT.EffectsofQu