脉冲超声工艺对ZL205A合金微观组织及偏析的影响

通过测试与分析不同脉冲超声功率、施振时间、脉冲超声频率下ZL205A合金微观组织及Cu元素含量,系统研究脉冲超声工艺对ZL205A合金微观组织及偏析的影响。结果表明:脉冲超声工艺对ZL205A合金微观组织及偏析影响的显著。随着的脉冲超声功率、施振时间、脉冲超声频率增大,ZL205A合金的组织越来越细小且圆整,随后ZL205A合金的组织又逐渐粗大且不规则。最佳脉冲超声工艺为脉冲超声功率1200 W、施振时间120s、脉冲超声频率1.67Hz。脉冲超声工艺改变Cu元素在a(Al)中的分布曲线,在一定范围内提高Cu元素的有效分配系数k_e,对脉冲超声功率与施振时间影响较大,改变Cu元素在凝固过程中溶质再分配行为,改善ZL205A合金微观偏析。     

ZL205A合金块状偏析相缺陷的研究

以ZL205A合金铸件块状偏析缺陷为研究对象,研究了超声熔体处理、时效处理对块状偏析、显微组织及显微硬度的影响。结果表明,超声处理熔体并不能消除ZL205A合金中的块状偏析,对其尺寸和分布无影响,但对合金组织有一定的细化作用;时效时间对块状偏析相尺寸无影响,但对块状偏析相的显微硬度有影响,其显微硬度随时效时间的增加呈现先提高后减小的趋势,时效4 h时达到峰值硬度165.1 HV;均匀化热处理不能减轻或消除块状偏析。     

La变质处理对汽车发动机用ZL205合金组织和力学性能的影响

研究了La对ZL205合金的铸态、固溶态和时效态显微组织以及时效态显微硬度和常温、高温力学性能的影响,并分析了La元素的存在形式与作用机理。结果表明,La可以有效细化ZL205合金中的α-Al枝晶,且枝晶尺寸会随着La含量的增加而呈现先减小而后增大的趋势,在La含量为0.4%时取得最小值;La变质ZL205合金适宜的固溶时效热处理制度为540℃×8 h+155℃×10 h。在不同时效温度和时效峰值硬度下,0.4%La变质ZL205合金中θ'相的的平均长度相对未变质ZL205合金均减小,且θ'相的析出数量也明显多于后者;随着La含量的增加,合金的抗拉强度和断后伸长率都表现为先增加而后降低的趋势,在La含量为0.4%时取得最大值;0.4%La变质ZL205合金的常温和高温抗拉强度和断后伸长率都要高于未变质ZL205合金。     

超声功率对差压铸造ZL114A铝合金硬度的影响

通过测量和分析超声功率-凝固压力协同场下ZL114A铝合金的硬度,研究了超声功率-凝固压力协同场对铝合金硬度的影响,并建立了硬度与超声功率和凝固压力之间的关系。结果表明,超声功率-凝固压力协同场对ZL114A合金硬度影响显著。在相同的凝固压力下,随着超声功率增加,试样硬度表现为先增大后减小的趋势,当超声功率为600 W时,试样的硬度达到最大值;在同一超声功率下,试样的硬度随凝固压力的增加而增加。当超声功率为600 W、凝固压力为350kPa时,试样的硬度达到最大值。     

反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究

采用反重力铸造方法生产高强度铝合金铸件已成为航空、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和ZL205A铸件凝固组织的影响。结果表明,合金的凝固组织存在着不同的位置效应,对于ZL114A合金铸件,冷端晶粒尺寸最小,靠近浇口处晶粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件,随距浇口处距离的减少,枝晶间分布的网格状θ（Al2Cu）相逐渐由粗变细,α（Al）枝晶内分布的黑色点状T（Al12CuMn2）相逐渐减少。分析表明,在反重力铸造补缩压力相同的情况下,合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。     

ZL205A合金块状偏析形成机理

以实际生产过程中ZL205A合金铸件块状偏析缺陷为研究对象,研究了该合金块状偏析显微组织和偏析相的化学成分,并研究块状偏析相的显微硬度及其对力学性能的影响。结果表明:ZL205A合金块状偏析是由Al3Ti、Al3V和Al3Zr组成的混合组织,显微组织呈规则的长方形或花瓣状,偏析缺陷对试样抗拉强度和延伸率影响较大,但偏析相显微硬度比基体高,热处理并不能消除块状偏析;块状偏析是在合金液凝固结晶过程中,Al3Ti、Al3V和Al3Zr形核质点聚集、长大造成的,预制锭中粗大的块状组织对其形成具有一定的形态遗传性。     

大型ZL205A铸件的成分偏析和过烧组织研究

研究了ZL205A大型铸件成分和显微组织。结果表明：ZL205A大型铸件中，Cu元素严重偏析，局部Cu含量超过上限；热处理后，铸件下表面严重偏析区的共晶复熔相呈三角形，复熔相为Cu和Al的氧化物。     

添加重熔料后ZL205A合金的组织与性能

通过向ZL205A合金铸锭中添加不同比例的重熔料,进行重熔、浇注.对利用ZL205A合金组织遗传性细化合金品粒、提高合金力学性能进行初步研究.结果表明,ZL205A合金添加不同含量重熔料后,合金组织均有所细化;合金性能随着重熔料含量的增加先增大后减小.当重熔料含量为20%时,合金组织最为细小,晶粒尺寸达到33um左右:铸态力学性能达到最优,抗拉强度比原料ZL205A合金抗拉强度提高了11.6%,屈服强度和伸长率均较高,分别为87.6MPa及7.5%.进一步增加重熔料含量,合金组织粗化,力学性能逐渐恶化.     

金属型铸造ZL205A铝合金组织物相分析及工艺优化

为获得金属型重力铸造充型好、力学性能高的ZL205A铝合金大型铸件,对其进行显微组织及力学性能分析。通过对不同工艺参数下的金相组织结构和力学性能进行分析,探究工艺参数对ZL205A铝合金大型件组织和力学性能的影响。结果表明,随着浇注温度、浇注速度、铸型预热温度的提高铸件,产生缺陷情况不断改善。     

选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。     

铸造ZL205A合金的变质处理与蠕变性能研究

对比分析了未变质和不同La含量变质的ZL205A合金在180、200和220℃的高温蠕变性能,探索了未变质和La变质ZL205A合金在不同温度和外加应力条件下的显微形貌演变,分析了La变质ZL205A合金的高温蠕变作用机制。结果表明,在相同蠕变温度和外加应力作用下,La变质ZL205A合金的稳态蠕变速率都要低于未变质ZL205A合金,且在La含量为0.3%时最低;经过La变质处理的ZL205A合金的表观应力指数都高于相同蠕变温度下的未变质ZL205A合金,且0.3%的La变质ZL205A合金的表观应力指数最高,未变质和La变质ZL205A合金的蠕变控制机制为高温位错滑移或者攀移;La变质处理后,ZL205A合金中纳米θ′相的析出数量有所增多,且纳米θ′相的高温稳定性得到改善;蠕变前后,0.3%的La变质ZL205A合金晶界处断续颗粒状Al11La3相的形貌未发生明显变化,在高温蠕变过程中可以起到阻碍晶界运动的作用。     

机械振动对ZL205A合金低压铸造凝固补缩的影响

在ZL205A合金低压铸造铸型上施加水平方向的振动,研究了振动对ZL205A铸件缩松的分布规律。结果表明,振动可以有效地提高铸件的补缩效率,随着振幅的增加,缩松的分布减少,随着频率的升高,缩松的分布也减少。     

ZL205A合金铸件中偏析的形成机理与预防措施

通过对ZL205A合金圆筒形铸件的3种铸造工艺的比较,分析了ZL205A合金铸件中线性偏析的形成条件、形成机理、预防措施。经优化浇注系统后,采用中空的砂芯等方式消除铸件热节和应力,成功消除了铸件的线性偏析。     

熔体超声处理对Sn-Zn合金组织与性能的影响

通过测试合金导电率、抗拉强度、硬度及观察合金显微组织,研究了超声功率、超声时间以及施振温度3个参数变化对Sn-9Zn合金组织与性能的影响。结果表明,施加超声波后,合金组织细化明显,抗拉强度和硬度提高,而组织细化造成晶界增加,导致合金导电率略微降低。当超声功率、施振温度保持恒定,随着超声时间的增加,合金组织细化明显,抗拉强度、硬度大幅提高,导电率下降;当超声时间、施振温度保持恒定,随着超声功率的提高,合金组织略有细化,抗拉强度、硬度小幅提高,导电率小幅波动;当超声时间、超声功率保持恒定,随着施振温度的升高,抗拉强度、硬度先小幅上升,250℃后逐渐下降。较佳的试验方案为施振温度为250℃、超声波输出功率为700 W、超声时间为45 s。     

反重力铸造对ZL205A合金充型性能及凝固组织的影响

以“⊥”型和棒状试样为例,研究了反重力条件下,铸造工艺参数对ZL205A合金铸件充型性能和凝固组织的影响。结果表明,对于平均壁厚小于3 mm的薄壁铸件,由于差压铸造充型过程比低压铸造平稳,所以铸件成形更好,但无法成形尖角结构;提高浇注温度或铸型预热温度,均能使差压铸造薄壁ZL205A合金铸件的充型性能得到改善,且提高浇注温度效果更明显。与低压铸造相比,差压铸造可显著细化ZL205A合金晶粒度,适当提高浇注温度与铸型温度,均能进一步细化晶粒,且提高浇注温度使晶粒细化效果更显著。对于有一定截面厚度的ZL205A合金铸件,差压铸造时,当截面厚度超过一定量时,充型性能受铸型温度及浇注系统设计的影响较小,提高铸型温度,铸件产生孔洞类缺陷的几率显著增加。     

ZL205A支臂重力铸造工艺研究

某机载电子设备支臂铸件选用ZL205A合金,结合支臂铸件结构特性及合金工艺性能,选用树脂砂重力铸造工艺。借助ProCAST软件对ZL205A支臂铸件流场、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支臂铸件肋板本体剖切平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为485 MPa、430 MPa与7.8%。     

ZL205A合金壳体铸件线性偏析缺陷形成机理研究

在对ZL205A合金壳体铸件探伤时发现,部分铸件有宏观形貌与裂纹相似的线性偏析组织,取样分析发现该偏析组织微观形貌为枝晶状,通过电子探针分析确定其成分为CuAl2。本文根据ZL205A合金壳体铸件线性偏析的特征,分析了CuAl2在晶界、在铸件壁厚过渡处偏析的原因,探讨了CuAl2的偏析结晶机理以及线性偏析的解决措施。     

熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响

分别讨论了在砂型和金属型铸造条件下,熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响。结果表明,熔体过热处理细化了ZL205A合金铸态组织,改善了α(Al)和θ(Al2Cu)共晶相分布。对比砂型和金属型实验结果可知,熔体过热温度和冷却速率都是影响铸件凝固组织的重要因素,熔体过热处理对铸件凝固组织的影响与凝固过程的冷却速率相关。     

覆膜砂中碳纤维对真空差压铸造ZL205A合金组织的影响

通过测试与分析SLS砂型中不同碳纤维含量下真空差压铸造ZL205A合金的晶粒大小,研究了SLS砂型中不同碳纤维含量对真空差压铸造ZL205A合金微观组织的影响。结果表明,在覆膜砂铸型中加入碳纤维对铝合金试样的微观组织影响显著。ZL205A合金的晶粒大小随碳纤维含量的增加而显著减小,当碳纤维含量超过3%时,ZL205A合金晶粒随碳纤维含量增加而逐渐增大;当SLS砂型中碳纤维含量相同时,晶粒大小随试样壁厚的增加而增大。建立了真空差压铸造ZL205A合金晶粒大小与SLS砂型中碳纤维含量和试样壁厚的关系,当试样壁厚大于9mm时,试样壁厚对晶粒大小影响较大;当试样壁厚小于9mm时,碳纤维含量对晶粒大小影响较大。     

挤压铸造高强韧Al-5.0Cu-0.4Mn合金的组织与性能

采用标准流动性实验、阿基米德密度实验、硬度测试、金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等方法,研究了不同挤压力下Al-5.0Cu-0.4Mn合金的微观组织和性能。结果表明,该合金的流动性略优于ZL205A;50 MPa挤压比压和T5态下,该合金典型性能为密度2.80 g/cm3,抗拉强度441 MPa,伸长率21%,硬度45 HRB;随着挤压比压的增加,合金的密度、硬度、抗拉强度和伸长率均增加,但增幅逐渐减小。