ZL205A合金变型腔液态模锻组织性能调控的研究
发布时间：2021-09-02 23:43
ZL205A合金因其优异的力学性能表现被广泛应用于工业生产的各个领域,但是其结晶区间高达100?C左右,容易在凝固结晶时带来热裂、缩孔、疏松疏空等问题,大大限制了其应用空间。液态模锻结合微合金化成分改性一体制坯通过提高过冷度和变质强化可很大程度上消除铸造缺陷,为实际生产提供思路。常规液态模锻工艺成形后,制件仅发生少量塑性变形,其不能满足实际生产要求。为了进一步提升成分改性后ZL205A合金坯料的性能,采用了变型腔液态模锻工艺,合金在压力下凝固结晶,一段时间后施加更大压力使其产生大塑性变形,不仅可以更好的成形制件,且能够提高坯料性能。针对排气和消除缺陷设计和制造了合金坯料制备模具,基于塑性变形原理设计并制造了变型腔液态模锻成形模具。确定了ZL205A合金的熔炼工艺窗口,采取熔料、改性、除杂、保温、浇注、保压一体化流程制备成分改性后的ZL205A合金和变型腔制件。利用金相显微镜和扫描电镜研究了Zr、Sc含量对ZL205A合金组织的影响。ZL205A铝合金在加入Sc元素的基础上加入适量的Zr元素后,坯料凝固结晶时生成的Al3（Sc,Zr）复合粒子组织性能调控作用较Al3Sc粒子更优。适量的Z...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝合金分类标准在众多铝合金材料提升性能方法之中，铝合金微合金化是一种非常高效且
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3成某个形状，同时利用锻造技术，使封闭外壳发生塑性变形后，施加压力使金属继续结晶凝固，消除收缩孔，形成理想的液锻件[11]。本课题组制备的典型液锻件如图1-2所示图1-2液态模锻典型制件图示液态模锻工艺最早出现在英国人JamesHollingrake的一个专利[12]。在1937年液态模锻在前苏联开始应用，前期研究集中于在对铜合金的研究上，生产了铜合金轴承衬套[13]。1964年，前苏联科学家B.M.蒲良斯基的《液态金属模锻》问世，标志着液态模锻一种新兴工艺[11]。随后液态模锻工艺在欧美、日本等国家地区也得到广泛的应用与发展[14]。1958年我国开展液态模锻的研究，60年代进入应用开发阶段，液态模锻工艺率先运用于铝合金仪器仪表零件的批量生产[15]。随后上海交通大学、哈尔滨工业大学等高校科研单位陆续出版了《液态模锻》、《挤压铸造》、《液态金属模锻模具设计》、《钢质液态模锻》几本重要专著[16-19]。90年代，液态模锻蓬勃发展，进入产业化应用阶段。目前，液态模锻工艺已发展了直接冲头挤压、间接冲头挤压、柱塞挤压、型板挤压等多种形式[20]。液态模锻工艺成形几乎可成形所有铸锻合金，但目前实际研究应用中主要是铝镁合金、铁合金和铜合金等[21]，也有科研单位实现了小型钢质制件的成形及测试[22]。金属液在高压下凝固成形，金属液的固相线会由于高压的存在而向上平移，相对原固相线而言，存在一定的过冷度，使原本处于固相线温度的液态金属变成了过冷状态，较大的过冷度会加速液态金属形核和抑制树枝晶的发展，从而形成等轴晶[19]，并且在液态模锻工艺在成形是发生了压力下结晶导致固溶强化和沉淀强化两种机制[23]，因此液态模锻工艺可以较好的提高金属制件的性能。
泄??豕ひ荡笱А⒅泄?椒⒈本?航空材料研究院、西北工业大学、南昌航空航天大学和首都航天机械有限公司几家单位[43-48]。陈子勇等[49]研究了T6态ZL205A合金的微观组织和不同温度力学性能。结果表明，T6处理后的ZL205A合金主要由α固溶体和呈弥散质点状析出的二次T相组成，组织中留有偏析物Al3Ti和未完全固溶而在晶界上的Al2Cu相。T6态ZL205A合金在低中高温度下应力应变曲线如图1-5所示。从拉伸试验断口形貌分析，发现不同试验温度拉伸试样均为韧性断裂，说明ZL205A合金在高温和低温下综合力学性能表现均十分出众。图1-5T6态ZL205A合金在低中高下应力应变曲线郑卫东等[50]研究以ZL205A为原材料的某机载电子设备支臂铸件的铸造工艺，结合支臂铸件结构特性及铝合金工艺性能，选定树脂砂重力铸造工艺。通过ProCAST软件对ZL205A支臂铸件流尝温度场与固相率进行了仿真计算优化，确定了最佳工艺参数，实现了支臂铸件自外向内与自下而上的顺序凝固，研制出了ZL205A支臂铸件。经T6热处理，ZL205A合金支臂制件肋板平均断裂强度、屈服强度与延伸率分别为485MPa、430MPa与7.8%。曹飞等[51]探究了超声预处理对ZL205A合金制件结晶组织的影响。对不同的保温温度ZL205A合金液施加超声预处理后浇铸。发现超声预处理ZL205A合金液可使制件结晶组织缺陷显著减少，超声预处理温度升高，去除
本文编号：3379961
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝合金分类标准在众多铝合金材料提升性能方法之中，铝合金微合金化是一种非常高效且
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3成某个形状，同时利用锻造技术，使封闭外壳发生塑性变形后，施加压力使金属继续结晶凝固，消除收缩孔，形成理想的液锻件[11]。本课题组制备的典型液锻件如图1-2所示图1-2液态模锻典型制件图示液态模锻工艺最早出现在英国人JamesHollingrake的一个专利[12]。在1937年液态模锻在前苏联开始应用，前期研究集中于在对铜合金的研究上，生产了铜合金轴承衬套[13]。1964年，前苏联科学家B.M.蒲良斯基的《液态金属模锻》问世，标志着液态模锻一种新兴工艺[11]。随后液态模锻工艺在欧美、日本等国家地区也得到广泛的应用与发展[14]。1958年我国开展液态模锻的研究，60年代进入应用开发阶段，液态模锻工艺率先运用于铝合金仪器仪表零件的批量生产[15]。随后上海交通大学、哈尔滨工业大学等高校科研单位陆续出版了《液态模锻》、《挤压铸造》、《液态金属模锻模具设计》、《钢质液态模锻》几本重要专著[16-19]。90年代，液态模锻蓬勃发展，进入产业化应用阶段。目前，液态模锻工艺已发展了直接冲头挤压、间接冲头挤压、柱塞挤压、型板挤压等多种形式[20]。液态模锻工艺成形几乎可成形所有铸锻合金，但目前实际研究应用中主要是铝镁合金、铁合金和铜合金等[21]，也有科研单位实现了小型钢质制件的成形及测试[22]。金属液在高压下凝固成形，金属液的固相线会由于高压的存在而向上平移，相对原固相线而言，存在一定的过冷度，使原本处于固相线温度的液态金属变成了过冷状态，较大的过冷度会加速液态金属形核和抑制树枝晶的发展，从而形成等轴晶[19]，并且在液态模锻工艺在成形是发生了压力下结晶导致固溶强化和沉淀强化两种机制[23]，因此液态模锻工艺可以较好的提高金属制件的性能。
泄??豕ひ荡笱А⒅泄?椒⒈本?航空材料研究院、西北工业大学、南昌航空航天大学和首都航天机械有限公司几家单位[43-48]。陈子勇等[49]研究了T6态ZL205A合金的微观组织和不同温度力学性能。结果表明，T6处理后的ZL205A合金主要由α固溶体和呈弥散质点状析出的二次T相组成，组织中留有偏析物Al3Ti和未完全固溶而在晶界上的Al2Cu相。T6态ZL205A合金在低中高温度下应力应变曲线如图1-5所示。从拉伸试验断口形貌分析，发现不同试验温度拉伸试样均为韧性断裂，说明ZL205A合金在高温和低温下综合力学性能表现均十分出众。图1-5T6态ZL205A合金在低中高下应力应变曲线郑卫东等[50]研究以ZL205A为原材料的某机载电子设备支臂铸件的铸造工艺，结合支臂铸件结构特性及铝合金工艺性能，选定树脂砂重力铸造工艺。通过ProCAST软件对ZL205A支臂铸件流尝温度场与固相率进行了仿真计算优化，确定了最佳工艺参数，实现了支臂铸件自外向内与自下而上的顺序凝固，研制出了ZL205A支臂铸件。经T6热处理，ZL205A合金支臂制件肋板平均断裂强度、屈服强度与延伸率分别为485MPa、430MPa与7.8%。曹飞等[51]探究了超声预处理对ZL205A合金制件结晶组织的影响。对不同的保温温度ZL205A合金液施加超声预处理后浇铸。发现超声预处理ZL205A合金液可使制件结晶组织缺陷显著减少，超声预处理温度升高，去除
本文编号：3379961
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