ZL205A高强度铝铜合金铸造性能及工艺技术研究

发布时间：2016-08-12 14:13

  本文关键词：ZL205A高强度铝铜合金铸造性能及工艺技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《中北大学》 2010年

ZL205A高强度铝铜合金铸造性能及工艺技术研究

张海珍  

【摘要】： ZL205A合金是一种传统的高强韧铸造铝合金,具有非常好的强度、塑性、韧性和抗蚀性,因此在航空航天领域应用广泛。但其铸造性能较差,使得材料的应用受到限制,已引起材料界的广泛重视。如何保持ZL205A合金优良力学性能的同时,不断提高其综合铸造性能,扩大其使用范围,始终是材料工作者面临的课题。 本课题通过正交试验确定了对ZL205A合金的最佳的精炼工艺;即C2Cl6的加入量0.7%,精炼温度730℃,静置时间8min,溶液中的含氢量最小。着重对ZL205A合金的流动性、体收缩率以及抗热裂性能进行研究分析。通过与ZL702A合金作对比实验,分析ZL205A合金的铸造性能,采用改变合金的成分、浇注温度等方法,分析这些因素对合金铸造性能的影响。通过正交试验,确定ZL205A合金热处理最佳工艺;即固溶温度540℃,固溶时间20h,时效温度180℃,时效3h,铸件力学性能最佳。 通过试验,研究稀土元素对ZL205A合金力学性能及热烈倾向的影响,分析稀土元素La和Ce在合金中的存在形式,并以凝固收缩补偿理论为基础,探讨La、Ce改善ZL205A合金热裂倾向的作用机理。实验结果表明,稀土La和Ce都能降低ZL205A合金的准固相线温度,缩小准固态区间,提高固态强度增长率,对合金的热烈倾向的改善有显著的作用。少量的La和Ce在合金中以Al4Ce、Al3La相的形式存在,当稀土量加入过多时,虽然准固相线上限温度仍有所下降,但在合金中难以形成Al4Ce、Al3La相,而是与Al及Cu、Mn元素发生交互作用,形成Al8CuCe、Al24Cu3Ce3Mn和Al8Cu4La等金属间化合物,这些化合物的形成使得合金的综合性能急剧下降。 本文旨在通过改变合金成分、浇注温度、浇注工艺等因素,探讨ZL205A合金的铸造性能变化规律及影响因素,为改善ZL205A合金的铸造性能奠定基础。

【关键词】：
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG290
【目录】：

摘要4-5

Abstract5-10

第一章 前言10-25

1.1 选题意义10

1.2 Al-Cu 系铸造铝合金国内外发展概况10-13

1.3 Al-Cu 系高强铸造铝铜合金成分及其作用13-15

1.4 ZL205A 合金概述15-19

1.4.1 ZL205A 合金的化学成分15-16

1.4.2 ZL205A 合金的性能16-17

1.4.2.1 ZL205A 合金的力学性能16

1.4.2.2 ZL205A 合金的物理性能16-17

1.4.2.3 ZL205A 合金的工艺性能17

1.4.3 ZL205A 合金的显微组织及热处理工艺17-19

1.5 稀土元素在铝铜合金中的应用19-23

1.5.1 稀土元素在铝合金中的作用19-22

1.5.2 稀土元素在铝合金中的应用22-23

1.6 本课题研究内容23-25

第二章 试验方法及分析手段25-33

2.1 试验材料25

2.2 实验设备25

2.3 试验内容及方法25-27

2.3.1 稀土加入量的计算25-26

2.3.2 ZL205A 合金的熔炼和浇注26-27

2.4 树脂砂型的制备27

2.5 含氢量的测试27-28

2.6 ZL205A 合金的热处理28

2.7 ZL205A 合金性能测试28-31

2.7.1 体收缩性能测验28-29

2.7.2 拉伸性能测试29-30

2.7.3 流动性能测试30-31

2.7.4 热裂倾向测试31

2.8 合金显微组织分析31-33

第三章 ZL205A 合金的熔炼及净化工艺的研究33-39

3.1 ZL205A 合金的熔炼及净化工艺33-38

3.1.1 ZL205A 合金合金成分33-34

3.1.2 精炼剂的选择34

3.1.3 精炼温度的控制34

3.1.4 ZL205A 合金精炼步骤34-35

3.1.5 ZL205A 合金精炼实验方案及结果分析35-38

3.1.5.1 实验方案35-36

3.1.5.2 实验结果及其分析36-38

3.2 本章小结38-39

第四章 ZL205A 合金铸造性能及热处理工艺的研究39-51

4.1 ZL205A 合金铸造性能的研究39-45

4.1.1 ZL205A 合金流动性的研究39-43

4.1.1.1 浇注温度对ZL205A 合金流动性的影响39-40

4.1.1.2 合金成分对流动性的影响40-43

4.1.2 ZL205A 合金体收缩的研究43-44

4.1.3 ZL205A 合金热裂倾向的研究44-45

4.2 ZL205A 热处理工艺对力学性能及显微组织的影响45-50

4.2.1 ZL205 热处理工艺正交优化设计46-48

4.2.2 ZL205 热处理工艺对合金显微组织的影响48-50

4.3 本章小结50-51

第五章 稀土 La、Ce 对 ZL205A 合金热裂倾向及显微组织的影响51-61

5.1 稀土元素对 ZL205A 合金热裂倾向的影响51-54

5.2 稀土元素对 ZL205A 合金显微组织的影响54-55

5.3 稀土元素 La、Ce 在 ZL205A 合金中的存在形式与作用机理55-59

5.3.1 La、Ce 在 ZL205A 合金中的存在形式55-56

5.3.2 La、Ce 改善 ZL205A 合金热裂倾向的作用机理56-59

5.3.2.1 热裂形成机理56-58

5.3.2.2 La、Ce 改善ZL205A 合金热裂倾向的作用机理58-59

5.4 本章小结59-61

第六章 结论61-62

参考文献62-68

致谢68

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