半固态挤压铸造铜合金组织和力学性能研究

以半固态ZCuSn10P1铜合金为研究对象,自主设计了1套1模4件挤压模具并进行了半固态挤压铸造成形实验,研究了成形比压和挤压速率对半固态ZCuSn10P1铜合金挤压铸造组织和性能的影响规律。结果表明:当成形比压由180 MPa增加到250 MPa时,半固态铜合金平均晶粒直径逐渐减小,由89.25μm减小至77.96μm,液相率由36.7%减少至22.3%,抗拉强度由318 MPa增加至387 MPa,提高了21.70%,延伸率由4.2%降至2.8%;当挤压速率由11 mm/s增加至15 mm/s时,固相晶粒圆整度由1.54减小至1.32,此时抗拉强度由368 MPa增加至387 MPa,提高了5.16%,延伸率由3.3%降低至2.8%。     

时效处理对离心铸造铝铜合金组织和力学性能的影响

采用立式离心铸造的方法,制备了铝铜合金铸件。通过光学显微镜、显微硬度计和室温拉伸、压缩性能测试,研究了人工时效处理对铝铜合金铸件显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：随着时效温度的升高和时效时间的延长,合金试样的抗拉强度、抗拉屈服强度、抗压强度、压缩屈服强度以及显微硬度先升高后降低,在160℃时效5 h时达到最大值,此时的抗压强度达到241 MPa,显微硬度为108 HV,铸件的伸长率却发生相反的变化;力学性能呈现上述规律是由于显微组织发生相应变化引起的。     

挤压铸造Al-5Cu合金的组织与性能

使用挤压铸造工艺制备出一种新开发的、高强韧Al-5Cu合金,在50 MPa挤压力下铸造成型后,进行T4和T5热处理.经固溶处理后其抗拉强度达472 MPa,伸长率达10.5%.并对热处理状态下的组织和性能进行了分析研究.     

离心铸造铝铜合金显微组织梯度分布规律

研究了离心力场下,铝铜合金铸件在相同离心半径不同位置处宏观组织以及相和元素含量的梯度分布规律。结果．表明：铝铜合金铸件两侧的晶粒尺寸以及Al2Cu相和Cu元素含量均低于中心处。随着旋转速度的增加,铝铜合金铸件的宏观组织以及相和元素含量的梯度分布趋势增大。此外,铸件中心线两侧的宏观组织以及相和元素含量具有不对称性。     

挤压铸造ZA—27合金的组织与性能

研究了挤压ＺＡ－２７合金的组织与性能。压力下凝固，可大大减少ＸＡ－２７合金的松缺陷，提高合金致密度，细化和改善组织，减劝枝晶偏析，使塑性显著提高。     

工艺参数对间接挤压铸造铝铜合金力学性能及热裂倾向的影响

研究了在间接挤压铸造条件下,工艺参数对铝铜合金力学性能及热裂倾向的影响,并分析了合金的组织和性能。试验结果表明:挤压铸造工艺参数的变化可以明显影响铝铜合金的力学性能,控制工艺参数可以得到性能良好的铝铜合金铸件(抗拉强度240～260 MPa,伸长率9%～11.5%),经T6处理后,铸件的抗拉强度可以达到460￣475 MPa,伸长率为8.5%￣10.5%。挤压铸造工艺参数中浇注温度和模具温度对热裂倾向的影响最大,其次是保压时间,比压对热裂倾向的影响最小。基本影响规律是:较低的模具温度和较短的保压时间下热裂倾向大,浇注温度750℃时热裂倾向最小。     

挤压压力对挤压铸造ZL109铝合金组织和性能的影响

研究了挤压铸造过程中挤压压力对ZL109过共晶铝合金组织和性能的影响。试验选择在200 t液压机上进行挤压铸造,设计挤压压力为75 MPa、95 MPa、115 MPa进行评估。结果表明,挤压铸造工艺改善了铸件组织,提高了合金的力学性能。挤压压力的变化对合金的初生Si、共晶组织的尺寸、体积分数和力学性能影响显著。在试验范围内,挤压压力为115 MPa下的初生Si颗粒直径相较于75 MPa与95 MPa分别减小了23.5%和28.4%、共晶Si的平均尺寸分别减少了22.1%和50.3%;α-Al的尺寸分别降低了13.6%和18.3%;挤压压力从75 MPa增加到95 MPa,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别提高13.9%、22.6%、19.9%和9.4%;压力从95 MPa提高到115 MPa,抗拉强度和伸长率分别降低2.4%和6.6%。     

挤压铸造ZA-27合金的组织与性能

研究了挤压ZA 2 7合金的组织与性能。压力下凝固 ,可大大减少ZA 2 7合金的缩松缺陷 ,提高合金致密度 ,细化和改善组织 ,减轻枝晶偏析 ,使塑性显著提高。抑制α和 β相的分解 ,尤其是 β相的过饱和是强度提高的主要原因 ;此外 ,α和 β相的分解也影响着合金的塑韧性     

高性能铝铜合金铸造性能的研究

通过实验对铝硅合金与铝铜合金流动性、热裂倾向等铸造性能进行对比,研究了铝铜合金铸造性能。结果表明,由于凝固过程的不同,同ZLAlSi7Cu2MgA合金相比,ZL205A合金流动性较差;合金元素Zr使ZL205A热裂倾向性增大。     

挤压铸造对Al-Cu合金性能的影响

针对Al-Cu系合金，采取不同的成分配比及铸造，挤压铸造两种方法加工的试样进行实验，主要考察了配料成分，加工工艺及热处理工艺对合金力学性能的影响，发现试样在挤压铸造工艺下的组织及塑性较铸造的工件性能好，可提高组织致密性，硬度增加，力学性能得到改善。     

不同压力对挤压铸造Al-Cu-Mg合金性能的影响

使用挤压铸造工艺制备了高强、高韧Al-4.5Cu-1Mg合金。在挤压力为70MPa下成型后,合金的最大抗拉强度达到288.8MPa、伸长率达到12.8%、HRB硬度达到48.3。通过对该合金力学性能及其显微组织的研究表明,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度随着压力的增加而增大,并且在70MPa时达到最大值,70MPa之后继续增加压力,对材料性能影响不大。研究了挤压力对合金的密度和导电性的影响。试验结果表明,合金的密度随着压力的增加而快速增大,在挤压压力为70MPa时达到最大值,然后变化不大。     

轴承保持架筒形坯件挤压铸造成形工艺及组织性能研究

采用直接挤压铸造成形工艺来生产Al-Cu系合金高速机床主轴轴承保持架筒形坯件，试验研究了其工艺参数对该铸件组织及力学性能的影响，从而确定出挤压铸造简形件合适的工艺参数。     

挤压铸造模温及压力对2024铝合金组织性能的影响

研究了压制压力和模具温度对挤压铸造2024铝合金组织和性能的影响.结果表明:随着压力的增加,合金的铸造缺陷减少,晶粒尺寸变小,超过120MPa时,变化不大;模具温度在200℃时,组织不均匀,存在显微疏松等缺陷,模具温度在300℃时组织粗大;在模具温度250℃、压力120MPa的工艺参数下得到的铸件,缺陷较少,组织均匀,强度高.经过T6工艺热处理后,抗拉强度达到425MPa,伸长率6.9%.     

挤压铸造比压对A357合金组织及性能的影响

采用挤压铸造试验模具,研究了挤压铸造工艺对A357合金组织及力学性能的影响.研究表明,当挤压比达到50 MPa时,可有效消除铸件铸造缺陷;达到90 MPa时,A357合金铸件密度显著提高.当挤压比压达到150MPa时,α晶显著细化,二次枝晶间距也明显缩短,合金综合力学性能显著提高,在该工艺条件下,A357合金铸态性能可达到:Rm≥266 MPa,A≥7.5％,HB≥88;经T6处理后性能可达到:Rm≥373MPa,A≥10.5％,HB≥121.本项目研究结果可为我国开展汽车底盘安保铝合金铸件研制提供借鉴.     

挤压铸造ZA43合金组织及性能研究

研究了挤压铸造对ＺＡ４３合金组织性能的影响，分析了高压下凝固ＺＡ４３合金的组织形成过程。结果表明：挤压铸造可细化合金的铸态组织、减轻枝晶偏析，大幅度提高其力学性能；枝晶闸显微缩孔的消除是合金韧性显著改善的首要原因。     

微量Sc元素对Al-Cu合金组织与性能的影响

采用拉伸力学性能测试、扫描电镜与能谱分析等方法,研究了不同量稀土元素Sc对Al-4Cu合金组织与性能的影响。结果表明：稀土元素Sc能够细化Al-4Cu合金的晶粒组织,改善枝晶网胞;当Sc含量小于0．2％时,Al-4Cu合金的抗拉强度δb和屈服强度δ0.2提高约20MPa;当Sc含量为0．3％～0．4％时,抗拉强度δb和屈服强度δ0.2有所降低;当Sc含量为0．5％时,抗拉强度δb和屈服强度δ0.2又有所升高,但低于未添加Sc的Al-4Cu合金;Sc对合金的伸长率几乎没有影响。微量Sc元素添加到Al-4Cu合金中,当Sc含量小于0．2％时,基本上以固溶的形式溶入合金基体中;当Sc含量为0．3％。0．5％时,除部分固溶于Al基体中外,大部分形成起强化作用的Al3Sc相及交互作用AlCuSc相,AlCuSc相是Al-Cu-Sc系合金中的有害相,它使合金的力学性能在一定程度上有所降低。     

冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响

为了研究冷却速率对Al-Cu二元合金凝固组织和性能的影响,通过楔形铜模铸造制备了Al-6%Cu合金铸锭。结果表明,当冷却速率从100 K/s降低到2 K/s时,铸锭晶粒形态的转变过程为：全部柱状晶→柱状晶与等轴晶混合→全部等轴晶。同时,靠近模壁处的柱状晶宽度从244.7 μm增加到408.2 μm,铸锭心部等轴晶的平均晶粒尺寸从629.8 μm减小到152.8 μm,并且平均枝晶臂间距从10.1 μm增加到52.8 μm。计算得出Al-6%Cu合金平均枝晶臂间距和冷却速率经验公式中的参数,其中A和n的值分别为78.75和0.41。当冷却速率从100 K/s降低到25 K/s时,共晶Al₂Cu的形态从骨骼状变为片层状,在共晶Al₂Cu附近的α-Al的形态呈蜂窝状。当冷却速率由2 K/s增加到100 K/s时,Al-6%Cu合金的硬度由618 MPa增加到726 MPa。     

挤压铸造2A70合金及热处理工艺研究

通过与金属型铸造对比试验,研究了挤压铸造工艺对2A70合金及热处理工艺的影响。结果表明:2A70合金在压力下凝固,增加了液相过冷度和晶体生长速度,减轻了S(Al2CuMg)相、Al9FeNi相等中间相的偏析程度,并在一定程度上细化了合金的胞晶组织,使时效相在晶内细小、弥散析出,Al9FeNi相在晶界处分布更加均匀细小。同时,消除了铸件的气孔和疏松等缺陷,提高铸件的致密度;挤压铸造铸件的组织不存在明显的方向性,力学性能达到了2A70变形铝合金的水平;挤压铸造2A70合金热处理工艺为:固溶处理加热530℃、保温3h;时效处理加热190℃、保温12h。