[發(fā)明專利]用于自動量化枝晶微觀結(jié)構(gòu)中枝晶臂間距的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410044903.X
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103968769B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設計）人: Q.王;J.W.奈特;D.R.赫斯
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 董均華,譚祐祥

相關案例聲明

本申請是2013年2月4日提交的美國申請系列號13/757,914的部分延續(xù)，所述美國申請系列號13/757,914的名稱為用于自動量化枝晶微觀結(jié)構(gòu)中枝晶臂間距的方法，其要求2012年4月12日提交的美國臨時申請61/623,145的權(quán)益。

背景技術

本發(fā)明總體涉及金屬鑄件的微觀結(jié)構(gòu)細度的量化，并且更為具體地，涉及金屬鑄件的枝晶微觀結(jié)構(gòu)中枝晶臂間距（DAS）的自動量化，作為避免必須手動進行此種測量的途徑。

所有鋁基鑄造部件（例如發(fā)動機組、氣缸蓋、傳動部件等等）的最終微觀結(jié)構(gòu)通常由合金成分，并且更為特別地由凝固條件確定。在亞共晶合金（即，與對應于共晶成分相比含有較少其它合金化組分的那些，亞共晶合金的實施例包括但不限于A356 and 319）中，材料容易枝晶狀地凝固。其它例示枝晶凝固的這種鋁合金示例包括354, 355, 360, 380, 383 及其它。此族合金的典型微觀結(jié)構(gòu)由初次枝晶相和次生顆粒相（例如硅顆粒和富鐵金屬間化合物）構(gòu)成。鑄態(tài)結(jié)構(gòu)中的這些相的相對數(shù)量、大小和形態(tài)高度取決于凝固條件以及合金成分。枝晶胞大小（DCS）和DAS（有時稱作二次枝晶臂間距）長期以來用于量化鑄件的細度，繼而能夠用來獲得對材料及其相關特征的更多理解，其中，作為一般規(guī)則，具有較小DAS的鑄造部件通常具有較好的延展性和相關的機械特性。關于鋁合金鑄件（以及尤其關于DAS特性）的討論通常可以在本發(fā)明受讓人所擁有的許多其它專利申請中找到，包括提交于2009年1月20日的美國專利申請12/356,226，提交于2009年3月12日的美國專利申請12/402,538，提交于2009年5月12日的美國專利申請12/454,087，以及提交于2011年3月8日的美國專利申請12/932,858，所有這些都通過參考引入本文。

已經(jīng)有許多描述枝晶純化及其與凝固條件關系的成果，其由Alexander 和 Rhines 開始于1950年，Alexander 和 Rhines 首次確立了成分和凝固率對某些枝晶特征影響的量化基礎。下面的表1總結(jié)了已知文獻以用量化術語描述枝晶結(jié)構(gòu)的細度。

表1

描述枝晶的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)

在上述中，Spear 和Gardner (1963)使用通過隨機線性截取獲得的DCS定量地描述了枝晶結(jié)構(gòu)的量度，并在其圖3(a)中被稱作DCS_li。之后的Spear 和Gardner ，Jaquet 和 Hotz (1992)在其研究中也使用了DCS_li 來量化枝晶。Levy 等(1969), Oswalt 和 Misra (1980), Radhakrishna 等 (1980)和Flemings 等 (1991)都論述了DAS以量化枝晶結(jié)構(gòu)。在這些方法中，DAS通過線性截取的方法獲得，其中所述線被選擇以截取一系列良好限定的二次枝晶臂。

McLellan (1982)使用了枝晶胞計數(shù)（CPUA）來量化微觀結(jié)構(gòu)，并聲稱其比DAS更為準確地描述了變形過程。然而，Levy 等 (1969)已精密性地分析了 DAS和 CPUA二者的測量值以表征鑄態(tài)結(jié)構(gòu)，并指出 DAS測量的標準偏差比CPUA小，而且根據(jù)CPUA 計算的平均胞大小也比平均DAS大。CPUA測量涉及到枝晶的初次、二次和三次臂，而DAS測量通常只涉及二次臂間距。

與手動測量DAS關聯(lián)的方法經(jīng)常被本發(fā)明受讓人屢次用作進行鋁鑄件DAS測量的途徑。此過程總體上首先包括金相樣本的制備，其制備根據(jù)已知標準，例如美國檢驗與材料協(xié)會金相標本制備標準指南（也稱為ASTM E3），其一部分如下地再現(xiàn)于表2中。

表2

ASTM E3