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冷裂纹对铝合金压铸件力学性能影响
作者：A. K. M. A. Ahamed and H. Kato
出处：国际铸造金属研究杂志2008卷211号–4
【摘要】用扫描声学显微镜可检测到ADC12铝合金压铸件里的冷裂纹区以及显象为光明或者黑暗的声像区，这两个个区分别是相应的氧化物层和冷裂纹区。本文论述的是通过使用包含冷裂纹的标本，对其进行拉伸试验和疲劳试验得出来结论。还用超声测量对含有水泡的冷裂纹脱离基体进行了疲劳检测及其疲劳过程。从这些结果发现，冷鳞片脱离基体在疲劳过程中会形成一个裂缝，这将发生在冷裂纹中，特别受到激冷的冷裂纹，这种现象会减少压铸件拉伸强度和疲劳寿命。对冷薄片强度的影响是裂纹扩展方面讨论的热点问题。
【关键词】 铝合金压铸件，冷裂纹，超声测量，拉伸强度，疲劳强度
1简介
汽车配件往往是由铝合金压铸件和多次加工而做成。在这一方面，铸造缺陷在很大程度上影响压铸产品机械性能。在铸造缺陷，人们研究的兴趣一直集中在具有不规则结构的冷鳞片上。冷鳞片的形成：当熔化的金属倒入模具和推动柱塞，在这期间铸件里最初凝固层的熔融金属分解成小片块。这些内部有小孔的铸件片块被称为冷裂纹，一般涵盖由氧化层污染润滑油和伴随降低润湿性的基体。因此，铝合金压铸件的力学性能和可靠性在很大程度上因冷裂纹而降低。当前生产技术，缺陷是不可避免的，因此这需要验证其对机械性质定量分析。本研究的目的是检测冷鳞片对铝合金压铸件ADC12的拉伸强度和疲劳寿命的影响。
2试验步骤
2.1试样制备
在目前的工作，厚度4毫米的铝合金压铸钢板（ADC12铝，组成成分Al–11si–2.5cu，分量用%表示）采用更广大的浇注口浇注和滞后的注射工艺生产，以致包含有更大的冷裂纹在压铸板里。扫描声学显微镜以随着每秒产生纵波频率为50兆赫的探头和焦点距离为12毫米的状态来获取水表面2毫米以下位置的冷裂纹图像。声图像的面积是726*234平方毫米，是由52块面积为18*18平方毫米的小块组成的。图1显示了一部分声成像。在图中，光明与黑暗部分分别是压铸件的氧化层和冷裂纹区。选择具有冷裂纹的板，在板中切出矩形的块件。然后，如图2和图3所示，在需要的位置，用不同大小的冷裂纹分别准备试样的拉伸试验和疲劳试验。
2.2机械测试
拉伸试验以带十字头形状，速度为0.5毫米每分钟的状态逐渐断裂，以求获得冷裂纹对拉伸强度的影响的结论。疲劳测试是在应力比为R=0.05（张力–拉紧型）和频率为10兆赫条件下进行的。标本在进行了一百万次的拉伸试验后并没有断裂或者说标本可以承受更高强度的试验。首先，该疲劳试验是以不同应力幅值进行的，获得了S–N图。其次，在应力幅值65MPa下进行疲劳测试，研究冷裂纹对疲劳寿命的影响（一些周期后试件会损坏）。
