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过共晶铝硅合金变质处理的热分析技术研究

作　者: 曾勇
导　师: 吴树森
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热分析过共晶铝硅合金串口通信冷却曲线变质特征值
分类号: TG146.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

过共晶Al-Si合金广泛运用于制造汽车发动机活塞等零件,但其组织中存在的粗大多角形块状初晶Si以及大量针片状共晶Si,严重影响了合金的力学性能。工业中常通过变质处理来提高合金性能,在各种检测变质效果的方法中,热分析法有着很大的理论和实际意义。本文在本研究室原有的亚共晶Al-Si合金热分析系统基础上,对原有系统的软硬件进行改进和完善,使其能在5min内完成过共晶Al-Si合金变质效果的评判。利用I-7018数据采集模块以及I-7520信号转换模块建立起了新的热分析系统,通过串口通信完成对原始温度数据的精确采集,比较了VC++环境下三种常用的串口通信方式,选用多线程下的CSerialPort类来完成对串口通信的控制,在热分析设备和计算机的接口问题上,除了通过RS232串口直接通信,采用RS232协议转USB的转换线,使系统能通过USB接口和计算机进行通信,极大提高了数据传输速度、灵活性以及方便性。在原始温度数据的处理上采用平均值滤波法,选用三点中心差分法计算微分曲线,然后再选用相邻平均时域滤波法来对微分曲线进行平滑滤波。根据过共晶Al-Si合金冷却凝固特点,通过相应算法完成初晶阶段和共晶阶段热分析特征值的识别。使用热分析系统对本课题组新开发的新型Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.5Mn高硅铝合金进行初晶Si的P变质的热分析研究,研究变质效果和合金初晶段热分析特征值之间的关系,结果表明ΔTG(初晶生长温度的差值)和初晶Si平均晶粒大小之间有很好的对应关系,当ΔTG为35℃到45℃之间时,初晶硅有着较好的变质效果,当ΔTG<30℃时,没有明显的变质效果。使用热分析系统进行Al-20Si-1.5Cu-1Ni-0.5Mn-0.4Mg高硅铝合金Re变质的热分析研究,结果表明,在未发生过变质的前提下,当ΔTEG(共晶生长温度差值)为6.5℃到7.6℃之间时,共晶Si有着较好的变质效果,当ΔTEG<4.3℃时,没有明显的变质效果,ΔTEG和共晶变质效果有较好的对应关系。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪言  9-24
  1.1 课题研究背景、目的及意义  9-10
  1.2 热分析技术在铸造中的应用与发展现状  10-19
  1.3 铝合金熔体处理技术  19-21
  1.4 铝合金熔体质量评估现状  21-23
  1.5 论文的主要研究内容  23-24
2 系统软硬件的研制  24-41
  2.1 系统的设计思想  24-25
  2.2 系统硬件的研制  25-31
  2.3 系统软件的研制  31-39
  2.4 系统精度分析  39-40
  2.5 本章小结  40-41
3 过共晶铝硅合金初晶Si 变质效果的热分析研究  41-51
  3.1 试验材料  41
  3.2 试验方案  41-42
  3.3 结果及讨论  42-50
  3.4 本章小结  50-51
4 过共晶铝硅合金共晶Si 变质效果的热分析研究  51-60
  4.1 试验材料  51
  4.2 试验方案  51-52
  4.3 结果及讨论  52-59
  4.4 本章小结  59-60
5 全文总结与展望  60-63
  5.1 全文总结  60-61
  5.2 展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
附录 1 攻读学位论文期间发表论文目录  69

过共晶铝硅合金变质处理的热分析技术研究

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