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《沈阳理工大学》 2010年
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铸型用焓变材料的研究

张喻  
【摘要】: 针对铸造生产中普遍存在的缩孔缩松缺陷问题,本文提出在铸型涂料中加入焓变材料,使其发生化学反应放出或吸收大量的热,调整液态金属局部的凝固顺序,从而改善铸件质量。 在大量理论计算的基础上对多种化学物质进行化学反应定性实验,筛选出三组由一种或两种物质混合的焓变材料:CaCO_3和Mg、Fe_2O_3和Mg、CaCO_3。通过差热分析确定:CaCO_3和Mg在588.12℃发生放热反应,Fe_2O_3和Mg在589.93℃时发生放热反应,分别适合作金属凝固温度高于588.12℃、589.93℃铸件的放热材料;CaCO_3在784.62℃时能发生分解反应,适合作金属凝固温度高于784.62℃铸件的吸热材料。 进行铝合金砂型铸造浇注实验,在型腔表面分别使用焓变涂料与普通涂料,通过测试浇注过程中靠近涂料层的局部金属液温度变化,对比温度变化曲线说明焓变涂料放热效果。实验结果表明:在耐火骨料棕刚玉中分别加入CaCO_3和Mg、Na_2CO_3和Mg、Fe_2O_3和Mg焓变材料的涂料与普通涂料相比,在相同时间内靠近涂料层处金属液温度高出76-100℃。对放热效果好的Fe_2O_3和Mg进一步进行研究。在不同的耐火骨料中加入Fe_2O_3和Mg的焓变涂料,相同时间内靠近涂料层处金属液温度比普通涂料的高出31-65℃。选择棕刚玉为实验的耐火骨料,分别加入总质量为30g、60g、90g的Fe_2O_3和Mg的焓变涂料,与普通涂料相比,在相同时间内靠近涂料层处金属液温度高出20-180℃;当浇注温度分别为720℃、760℃、800℃时,加入30g的Fe_2O_3和Mg的焓变涂料与普通涂料相比,相同时间内靠近涂料层处金属液温度高出20-130℃。 理论计算和实验都表明,Fe_2O_3和Mg混合物是较好的放热材料,加到铸型涂料中能够提高局部金属液的温度,调整铸件的凝固顺序,减少或消除缩孔缩松缺陷。通过改变Fe_2O_3和Mg的加入量,可满足不同形状铸件的需求。因此,本文的研究对于铸造生产具有一定的指导意义。
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