《铸造》杂志

  202509期

试验研究高温合金有色合金工艺技术铸造标准
期刊基本信息

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  • 试验研究
    氮间隙固溶Cr20Mn8Fe32Co32Ni8 高熵合金组织及性能研究
    张 静1,2,成裕吉2,陈景润2,杜 阳2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    淬火温度对多元亚共晶高铬铸铁 显微组织和性能的影响
    高 畅1,张少云1,陈 琨2,李嗣洋3,成小乐3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    一种资源节约型耐热合金的 微观组织与性能
    王建涛,万晓宁,王明华,王友刚,王兴雷
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    钢/ 灰铸铁双金属离心铸造复合 制动鼓试验研究
    周立刚,高 超,崔继德,陈华伟,连美丽,李 磊,张来锋,谭家俊
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高温合金
    选晶器起始段尺寸对高温合金 单晶铸件晶向的影响
    马德新1,2,李 侣3,孙洪元2,3,赵运兴2,3,邓阳丕3,程博文3,徐福泽3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    镍基铸造高温合金4716CC2 的显微 组织演化和高温拉伸行为
    秦卓斌1,赵新宝1,吴 松2,3,巩秀芳2,3,张中伟4,谷月峰1,张 泽1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    一种第四代镍基单晶高温合金的组织稳定性
    韩世超1,2,谢 光2,卢玉章2,王 栋2,郑 伟2,张少华2,申 健2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    微米方石英添加量对硅基陶瓷型 芯性能的影响
    唐 兴,李 慧,杨增辉,郭春蓉,胡婷婷,王振北
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    铝合金9AT 变速器壳体的真空压铸工艺 与组织性能研究
    马智力1,方晓刚1,方建儒2,李 博2,沈星辰1,陈翌庆1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    微量Ni 基非晶细化剂对亚共晶Al-Si 合金 组织演变和力学性能的影响
    朱 琳1,田高诚1,段 浩2,韩 琦3,黄晓峰3,段涛涛3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    镁润湿调控Al/SiC 复合材料界面 与性能研究
    张 昶
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    SLM 制备CuSn10 合金断裂机理的 原位微CT 研究
    金文中1,2,曹永青1,2,左寒松1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Si 含量及模具温度对压铸Al-Si 合金 流动性的影响
    李雪科1,田战峰1,汪建余2,葛素静1,谭 卓2,杨保垒1,何更雷1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    6061 及7075 铝合金复杂薄壁件 的铸造与性能研究
    张广泰,陆凯雷,朱洪宇,顾 杰,孟 佳,帅 伟
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    面向中箱体类铸件的高效低成本 双层浇注工艺
    邢继伦1,杨国新1,王长春1,张荣烜1,杨 超2,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    海洋平台四支管节点铸造工艺数值模拟
    姚丽苹1,游 龙1,王 强2,张 欣3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    复杂燃油调节器低压铸造工艺设计 与优化研究
    高瑞帅1,谢 峰2,曹家铭1,杨立新2,王 勇2,罗佰乐2, 茄菊红2,张伦勇1,3,唐 桢2,曹福洋1,3,孙剑飞1,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造标准
    GB/T 26656—2023《蠕墨铸铁金相检验》 标准解读
    李平平1,邓 晗1,朱家辉2,3,王 群1,张 寅2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压铸铝合金技术标准现状及应用
    尤 畅
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 试验研究
    氮间隙固溶Cr20Mn8Fe32Co32Ni8 高熵合金组织及性能研究
    张 静1,2,成裕吉2,陈景润2,杜 阳2
    在非等原子比Cr20Mn8Fe32Co32Ni8高熵合金中引入氮间隙固溶强化,通过冷轧后不同退火工艺,探究氮对合金组织结构、力学性能及耐蚀性能的影响。研究结果表明,铸态Cr20Mn8Fe32Co32Ni8合金为FCC+HCP双相结构,N的加入提高了合金层错能,氮间隙固溶合金保持单一的FCC结构;轧制变形中产生FCC到HCP的马氏体相变,300 ℃,1 h低温退火后两合金仍保留大量HCP相,900 ℃,3 min回复再结晶后发生HCP到FCC的逆转化,两合金均为单一FCC结构。拉伸性能结果表明,300 ℃低温退火后两种成分合金强度较高,均在1 130 MPa以上,氮间隙固溶强化进一步提高了屈服强度和抗拉强度,强度分别提升至1 370 MPa、1 590 MPa,塑性略有降低,由2.69%降低为2.38%。900 ℃回复再结晶两种成分合金获得强塑性良好的匹配,氮的加入使得合金强度和塑性同时得到提升。Cr20Mn8Fe32Co32Ni8合金的屈服强度为384.8 MPa,抗拉强度为895.3 MPa,氮间隙固溶使合金的强度分别提高至402.6 MPa和940.3 MPa,伸长率从51.7%提升至73.7%。经900 ℃ 3 min退火后的氮间隙固溶高熵合金在3.5wt.%NaCl中具有优异的耐蚀性能,氮的加入增加了合金钝化膜强度,提高了抗点蚀能力,腐蚀电位升高约200 mV,腐蚀电流密度明显降低。
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    淬火温度对多元亚共晶高铬铸铁 显微组织和性能的影响
    高 畅1,张少云1,陈 琨2,李嗣洋3,成小乐3
    采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、洛氏硬度计、显微硬度计和磨损试验机,研究了不同淬火温度对3.3C-20.0Cr-0.5B-2.0V-1.8Mo(wt.%)的高铬铸铁显微组织和性能的影响。结果表明:铸态多元高铬铸铁微观结构主要由奥氏体、马氏体基体与共晶碳化物(M7C3、M23C6)组成,HRC硬度达到49.0;淬火处理时,温度从950 ℃升高至1 150 ℃过程中,共晶碳化物以块状出现并相互连接呈网状分布,且有二次碳化物(M23C6)析出,基体由奥氏体转变为马氏体,且含有少量残余奥氏体;淬火温度由950 ℃升高至1 100 ℃,HRC硬度由42.7 提高至58.6,随后在1 150 ℃降低至53.0;经1 100℃×1 h +水冷的高铬铸铁耐磨性较950 ℃×1 h+水冷的试样提高了53.4%。
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    一种资源节约型耐热合金的 微观组织与性能
    王建涛,万晓宁,王明华,王友刚,王兴雷
    通过以N代Ni和碳化物、氮化物第二相粒子强化,开发了一种资源节约型耐热合金,制备成离心铸管,进行了微观组织和典型力学性能研究。结果表明,该合金微观组织由奥氏体、碳化物和少量的氮化物组成,添加的氮元素主要以固溶态存在。与ZG50Ni48Cr28W5合金相比,资源节约型合金节约镍含量达40%以上,综合力学性能显著提升:室温、1 000 ℃和1 100 ℃的屈服强度分别提升了70%、36.5%和23%,1 100 ℃/16 MPa、加载时间100 h的蠕变伸长率降低约2/3。该合金性价比高,具有广阔的工业应用前景。
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    钢/ 灰铸铁双金属离心铸造复合 制动鼓试验研究
    周立刚,高 超,崔继德,陈华伟,连美丽,李 磊,张来锋,谭家俊
    以钢/灰铸铁双金属离心铸造复合制动鼓为研究对象,分析了制动鼓主要失效原因,并开展了系列静刚度试验和台架试验。试验发现制动鼓大口的静刚度、碳含量严重影响制动鼓的使用寿命。采取提高灰铸铁的碳含量至3.65%~3.75%,增加合金钼0.2%,增加制动鼓大口处的壁厚等改进措施,可提高制动鼓的耐磨性及使用寿命。
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    高温合金
    选晶器起始段尺寸对高温合金 单晶铸件晶向的影响
    马德新1,2,李 侣3,孙洪元2,3,赵运兴2,3,邓阳丕3,程博文3,徐福泽3
    利用数值模拟和铸造试验对高温合金CMSX-4在选晶器中的定向凝固过程进行了研究,重点考察了起始段尺寸对单晶选晶质量的影响。结果表明,在起始段高度不变的条件下,将起始段直径由9 mm增为15 mm时,单晶试棒的一次晶向偏离有所增加。而在直径相同的条件下将起始段高度由17 mm增加为32 mm时,选晶结果得到显著改善,表现在一次晶向的偏离角明显减小,分布更加集中,能够获得更高的选晶成功率和更好的单晶质量。
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    镍基铸造高温合金4716CC2 的显微 组织演化和高温拉伸行为
    秦卓斌1,赵新宝1,吴 松2,3,巩秀芳2,3,张中伟4,谷月峰1,张 泽1
    研究了一种镍基铸造高温合金4716CC2的高温拉伸行为,表征了合金热处理后的显微组织,分析了合金在不同温度拉伸下组织演化规律和拉伸变形机理。结果表明,该合金的热处理组织为大尺寸不规则的γ′相和小尺寸的γ′相,其含量为66%左右。合金在700~850 ℃拉伸时具有较高的抗拉强度和屈服强度,随着温度的升高,屈服强度无明显下降,但存在显著的中温脆性;合金在980 ℃拉伸时有明显的塑性形变,其伸长率达到14.5%,但其抗拉强度下降明显。合金在700~850 ℃下的拉伸断裂机制为脆性断裂,在980 ℃下的拉伸断裂机制为韧性断裂。在700 ℃下的拉伸断裂方式为穿晶断裂,随着温度的升高,断裂方式由穿晶断裂转变为沿晶断裂,裂纹萌生薄弱区域由MC型碳化物向γ/γ′共晶组织转变。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    一种第四代镍基单晶高温合金的组织稳定性
    韩世超1,2,谢 光2,卢玉章2,王 栋2,郑 伟2,张少华2,申 健2
    研究了一种第四代镍基单晶高温合金在1 000 ℃和1 100 ℃长期时效过程中的组织演化。结果表明:1 000 ℃长期时效过程中,随时效时间延长,γ′相逐渐长大,但粗化速率较慢,其粗化过程符合Ostwald 熟化理论。该温度下,长期时效1 000 h,仍有部分γ′相保持较好的立方度。1 100 ℃长期时效500 h后,γ′相明显筏化。在1 000 ℃长期时效2 000 h和1 100 ℃长期时效1 000 h后,合金中均未出现TCP相,合金具有良好的组织稳定性。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    微米方石英添加量对硅基陶瓷型 芯性能的影响
    唐 兴,李 慧,杨增辉,郭春蓉,胡婷婷,王振北
    通过在传统硅基陶瓷型芯中添加微米方石英,采用热压注法,首次制备了能够在1 550 ℃以上正常使用、尺寸稳定、耐高温蠕变性能优良且易于脱除的微米复合陶瓷型芯,将陶瓷型芯的承温能力从1 500 ℃提升到了1 550 ℃,克服了传统陶瓷型芯收缩率和热变形量大的性能缺陷。系统研究了微米方石英对陶瓷型芯性能的强化规律和机制,结果表明,随着微米方石英添加量的增加,陶瓷型芯的烧结收缩率和热变形量降低,显气孔率增大,高温抗弯强度先增高,后降低。当选择方石英添加量为15 wt.%时,制备的微米复合陶瓷型芯的综合性能,较传统硅基陶瓷型芯,烧结收缩率降低了87.6%,1 550 ℃、1 600 ℃下的热变形量分别降低了67.3%、50.8%。使用复合陶瓷型芯浇注某型单晶涡轮叶片,断漏芯率由28%降低到17.6%,产品合格率明显提高。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    铝合金9AT 变速器壳体的真空压铸工艺 与组织性能研究
    马智力1,方晓刚1,方建儒2,李 博2,沈星辰1,陈翌庆1
    :以ADC12铝合金9AT变速器壳体为研究对象,设计了单通道内浇口与多个侧浇口结合的浇注系统。通过数值模拟软件模拟了壳体在不同浇注温度、压射速度、模具预热温度和压射比压等工艺参数下的真空压铸充型与凝固过程。在此基础上,通过正交试验分析,确定了的压铸工艺参数。针对壳体底部厚大、多孔的热节部位,设置了3D打印的冷铁,以减少该处的缩松、缩孔缺陷。对试制铸件易产生缺陷区域的微观组织进行观察分析,结果显示:各部分的α-Al晶粒尺寸与第二相分布都较为均匀,富铁相以细小块状形式存在而非针状。通过力学性能测试得到的各项参数均高于标准值,进一步验证了该压铸工艺的可靠性。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    微量Ni 基非晶细化剂对亚共晶Al-Si 合金 组织演变和力学性能的影响
    朱 琳1,田高诚1,段 浩2,韩 琦3,黄晓峰3,段涛涛3
    采用OM、SEM、TEM和材料试验机研究了微量Ni基非晶合金对亚共晶Al-Si合金组织和力学性能的影响。结果表明,Ni基非晶合金的加入使合金的组织得到全面细化。α-Al的枝晶尺寸、共晶Si的长度和长径比以及Mg2Si的平均尺寸分别减小到原来的12.3%、47.9%、77.7%和9.4%。组织调控机制主要是:NiTi晶化相作为α-Al异质形核的核心,提高形核率,促进α-Al的晶粒细化;同时,NiTi相阻碍Al-Si共晶相的生长,共晶Si尺寸减小且形貌从针状变为短棒状;在固溶处理过程中,Mg和Si原子的扩散距离更短,有利于在随后的时效析出过程中形成更细的Mg2Si颗粒。Ni基非晶合金调控的合金屈服强度、抗拉强度和断裂应变分别从169 MPa、287 MPa和13.5%提高到227 MPa、346 MPa和18.2%,强化机制为细晶强化、Orowan强化和热错配强化的综合影响。
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    镁润湿调控Al/SiC 复合材料界面 与性能研究
    张 昶
    基于熔体包裹法制备Al/Mg-SiC复合材料,研究发现Mg含量对界面结构与力学性能具有显著调控作用。当Mg含量为15%时,金相与SEM显示此时界面结合效果,SiC分散均匀,三点弯曲强度达峰值206.9 MPa,且腐蚀电流密度,抗腐蚀能力。低于10% Mg时,颗粒裸露,强度仅169.5 MPa;Mg≥20%时则诱发Al-Mg脆性相增加,颗粒周围的微裂纹密度提升,弯曲强度衰减30%。试验证明通过精准控制Mg包覆层厚度可抑制脆性相生成,从而协同优化力学与耐蚀性能。确立12%~16%为Mg含量优化窗口,为高性能复合材料设计提供机制指导。
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    SLM 制备CuSn10 合金断裂机理的 原位微CT 研究
    金文中1,2,曹永青1,2,左寒松1
    采用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备 CuSn10合金试样,使用微CT原位4D力学平台进行室温原位拉伸试验,并采用扫描电镜观察拉伸试样断口的微观形貌,对SLM制备CuSn10合金室温原位拉伸试样的断裂机理进行了研究。结果表明:在拉伸试样中观测到球形气孔和形状不规则的月牙状气孔,在室温原位拉伸过程中,拉伸试样内部的孔隙被拉伸变长,孔隙率逐渐增大。裂纹是从拉伸试样一侧表面缺口底部萌生然后扩展到整个横向断面,断裂方式属于宏观脆性微孔型断裂,断口呈现出起伏不平的三维形貌结构。
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    Si 含量及模具温度对压铸Al-Si 合金 流动性的影响
    李雪科1,田战峰1,汪建余2,葛素静1,谭 卓2,杨保垒1,何更雷1
    在真空压铸机上配置了压铸流动性试验模具,制备了压铸流动性样品,通过对金属液流动长度和凝固后金相组织检测分析,研究了Si元素含量及模具温度对Al-Si铸造合金流动性的影响。结果显示,在同一压铸工艺条件下,Si含量由7%增加至8%,压铸样品流动长度快速增长,Si含量8%以后增长缓慢,在Si含量为9%时样品流动长度达值1 285 mm;在相同Si含量条件下,随着模具温度的上升,压铸样品流动长度呈线性增加,在模具温度180 ℃时可达1 481 mm;经过对比,模具温度150 ℃时样品边部微观组织较180 ℃更加均匀。
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    工艺技术
    6061 及7075 铝合金复杂薄壁件 的铸造与性能研究
    张广泰,陆凯雷,朱洪宇,顾 杰,孟 佳,帅 伟
    对某电力智慧化设备的6061和7075高强度变形铝合金复杂薄壁件,进行铸造成形应用研究。通过在高纯铝中加入合金元素,并设计“一模两腔”浇注系统,经铸造仿真软件模拟充型和凝固过程及缩孔缺陷无误后,采取砂型铸造工艺试制铸件。开展X射线探伤、三维尺寸扫描、成分检测及力学性能测试,结果显示:铸件内部致密完整,无气孔和纹等缺陷;铸造面尺寸精度小于0.5 mm;成分中6系材质的合金元素Mn略高,其余均达到标准对型材的要求。热处理后,在铸件上取样,按6系和7系配制的铝合金抗拉强度分别达到276 MPa和531 MPa。成功实现变形铝合金砂型铸造的技术应用,对高强度铝合金薄壁件的成形工艺具有借鉴意义。
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    面向中箱体类铸件的高效低成本 双层浇注工艺
    邢继伦1,杨国新1,王长春1,张荣烜1,杨 超2,3
    中箱体类铸件是一种机械连接件,在工业机械领域尤其风电行业中被广泛应用,但是其主流的单层浇注工艺在规模生产过程中存在工艺出品率低、生产效率不高和制造成本高等难题。本研究基于自动化造型线开发了一种针对中箱体类铸件的新型双层浇注工艺,并与单层浇注工艺进行了对比研究。通过多批次实际生产验证,利用该双层浇注工艺生产的中箱体类铸件的工艺出品率提高10.7%,铸件生产效率由单层浇注工艺的60件/h,提高到280件/h,吨铸件节约成本1 410元,且铸件质量全部满足技术标准。这种新型浇注工艺为中箱体类铸件高效且低成本的规模生产提供了新的工艺方法,对风电等工业机械领域的可持续发展具有重要意义。
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    海洋平台四支管节点铸造工艺数值模拟
    姚丽苹1,游 龙1,王 强2,张 欣3
    根据海洋平台用四支管节点的材质和结构特点进行了铸造工艺设计并采用ProCAST软件对节点铸件充型凝固过程进行了数值模拟验证和工艺优化。结果表明:应用优化后的工艺方案,金属液充型平稳,实现了自下而上的顺序凝固,铸造孔洞缺陷集中在冒口中,成功生产出了满足探伤级别要求的节点铸件。
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    复杂燃油调节器低压铸造工艺设计 与优化研究
    高瑞帅1,谢 峰2,曹家铭1,杨立新2,王 勇2,罗佰乐2, 茄菊红2,张伦勇1,3,唐 桢2,曹福洋1,3,孙剑飞1,3
    复杂燃油调节器类构件具有内部油路形成的复杂腔体,常规重力铸造方法铸件存在缩松、缩孔缺陷难抑制,导致铸件良品率与出品率均低的重大问题。对此,本文提出了适于此类具有复杂内腔结构的构件的低压铸造方案,分析了某型铝合金燃油调节器的复杂结构以及内部型芯对低压铸造工艺产生的影响。采用ProCAST商业软件进行了该型复杂燃油调节器低压铸造工艺的设计,确定了合适的充型速度,并分析了充型凝固温度场及铸件内部缺陷产生原因。通过调整模具温度、 改变铸件局部的冷却方式进行了低压铸造工艺方案优化,之后采用该优化方案进行了试验验证。结果表明:优化后的低压铸造工艺方案可明显消除铸件内部的缩松和缩孔缺陷,大幅提升铸件良品率与出品率。
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    铸造标准
    GB/T 26656—2023《蠕墨铸铁金相检验》 标准解读
    李平平1,邓 晗1,朱家辉2,3,王 群1,张 寅2
    蠕化率、珠光体含量、磷共晶含量和碳化物含量是蠕墨铸铁的重要技术指标,针对2011版《蠕墨铸铁金相检验》国家标准中存在的问题,以及铸铁相关国家标准的统一性问题,新修订了GB/T 26656《蠕墨铸铁金相检验》标准。本文归纳了2023版和2011版《蠕墨铸铁金相检验》国家标准的主要差异,介绍了新标准的主要内容,包括术语和定义、蠕化率计算以及蠕化率等级、珠光体含量、磷共晶含量和碳化物含量等显微组织的评定;对新、旧标准球(团)状石墨和团絮状石墨界限值的改变导致蠕化率计算结果的变化进行了对比验证,并尝试统计了蠕虫状石墨和片状石墨的圆整度界限值。
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    压铸铝合金技术标准现状及应用
    尤 畅
    综述了中外压铸铝合金材料标准体系的现状与发展。通过对比分析国外(如IS、EN、ASTM、JIS)与中国标准体系差异,剖析了标准协同化发展的路径与挑战,展望了压铸铝合金未来研发的重点方向以及技术发展趋势,旨在为推动压铸铝合金材料及产业的标准化、高质量发展提供参考。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]