高落差浇注对挤压铸造铝合金空心轴微观组织和力学性能的影响.pdf

Dec.2013
特造
Vol.62 No 12
FOUNDRY
1161
高落差浇注对挤压铸造铝合金空心轴微观组织
和力学性能的影响
范才河,朱月兵,王思俊,陈辉,陈喜红2
(1.湖南工业大学治金エ程学院,湖南株洲412007;2.中国南车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001)
摘要:采用高落差浇注方法和挤压铸造工艺制备了高速机车用AI-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴,研究了高落差浇注方
法对空心轴微观组织和力学性能的影响、分析了空心轴非枝晶组织的形成过程和形成机理。结果表明,空心轴高向
不同位置的微观组织形貌基本一致,初生-AI晶粒的形状主要以均匀、细小的球状晶为主,没有粗大的树枝晶存在,
其组织为非枝晶组织;空心轴高向各位置的力学性能基本一致。
关键词:挤压铸造;Al-Zn-Mg-Cu合金;浇注落差;微观组织;力学性能
中图分类号:TG249,9文献标识码:A文章编号:1001-4977(2013)12-1161-04
Effect of Pouring Heigh on Microstructure and Mechanical Properties
of the Hollow Aluminum Alloy Drive Shaft Prepared by Squeeze Casting
FAN Cai-he, ZHU Yue-bing WANG En-jun', CHEN Hui, CHEN Xi-hong
(1. School of Metallurgical Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, Hunan, China:
2. CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co. LTD Zhuzhou 412001 Hunan China
Abstract The hollow Al-zn-mg-cu alloy drive shaft are prepared by pouring procedure squeeze casting
process. The effects of pouring heigh on microstructure and properties of the drive shaft are studied. The forming
process and formation mechanism of non dendritic structure are analysed. Results show that the as-prepared
hollow shaft is characteristics of uniform microstructure, well-distributed fine spheric W-AL grains and lack of
coarse dendrites. No obvious difference in the tensile strength are detected along the altitude direction.
Key words: squeeze casting: Al-zn-mg-cu alloy; pouring heigh microstructure; mechancial properties
随着我国高速铁路的不断发展和机车运行速度的阻炉熔炼的A1-2096Cu、A-1096Mn和Al-5%Cr中间合金
不断提高,减轻车体重量,尤其是降低簧下重量对保进行称重配比。熔炼完成后,采用直读光谱仪測定合
证机车实现高速、安全、平稳的运行具有重要的价值金成分如表1所示。所用的细化剂为AI-STi-1B和
和意义4。采用挤压铸造工艺制备高速机车用AI-109%RE中间合金。
AI-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴代替传统钢质空心轴,能
表1A-Zn-Mg-Cu合金的化学成分
显著降低高速机车的簧下重量。高强度A1-Zn-Mg-Cu
Table I Chemical composition of Al-zn-mg-cu alloy ww o
合金具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、较好
Mg
Cu
Mn
的耐磨蚀性能和较高的韧性等优点,是高速机车轻量56-592.2~241.6~-18025~0350.18~022余量
化结构材料的优先选择。
Al-Zn-Mg-Cu合金在电阻坩埚炉中熔炼配制,升温
本研究采用高落差浇注铝液的方法成功制备了高
到740~760℃待合金完全熔化后进行净化、除渣处
速机车用A-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴,研究了高落差
浇注方法对空心轴微观组织和力学性能的影响,并分
理;再将熔液温度升至760~780℃后,将不同量的
A-5Ti-1B和AI-1096RE中间合金加入熔液中,并保温20
析了空心轴非枝晶组织的形成过程和形成机理
min;随后在780℃时将液态合金从型腔口垂直浇入金
1试验材料与方法
属型挤压铸造模具中,铝液浇注落差为1500mm,然
后采用型号为YF32-630四柱液压机施加压力
试验用原材料为市售的工业纯铝(≥99.85%)、纯
铝合金空心轴的制备工艺参数如表2所示?
锌锭(≥9975%)、纯镁锭(≥99.75%)、以及采用电
在AZm-Mg-Cu合金空心轴的同一高度位置取样,
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50984057)。收稿日期:2013-08-05收到初稿,2013-08-27收到修订稿。
作者简介:范才河(1976-),男,副教授,主要从事轻合金挤压铸造方面的研究。E-mail:fancaihe0l098asohu.com