ZL205A铝合金铸件偏析缺陷的断口形貌和化学成分

以实际生产过程中铝铜系ZL205A铸件的偏析缺陷为研究对象,研究了偏析缺陷对铸件本体力学性能和断口形貌的影响,同时研究了偏析面积与试样性能的关系.结果表明:偏析缺陷对试样抗拉强度和伸长率影响较大,对试样屈服强度影响较小,且偏析缺陷试样伸长率均值为3.7%,略低于I级指标4%要求,而抗拉强度和屈服强度均值分别为391.3MPa和343.5MPa,均高于I级指标360MPa和280MPa要求;无缺陷试样断裂为韧性断裂,偏析缺陷试样断裂为沿晶脆性断裂,偏析相呈网络状并连成片均布在晶界上,其主要成分为Al2Cu低熔点共晶相;试样抗拉强度σb值与其偏析面积能较好地满足线性关系.     

ZL205A合金高强优质铸件在大飞机上的应用

本文综述了高强ZL205A合金铸造特性、成分和性能特点,介绍了该合金优质铸件在飞机、导弹等武器上的应用,对大飞机设计时选用ZL205A合金优质铸件提出几点体会.     

稀土Sc、La对ZL205A合金铸态组织和时效行为的影响

目的 研究分别添加质量分数为0.1%的微量稀土Sc和稀土La元素对ZL205A合金显微组织和时效析出行为的影响。方法 通过金属型重力铸造法,向ZL205A合金中分别加入质量分数为0.1%的稀土Sc和质量分数为0.1%的稀土La元素,制备得到不添加稀土、添加稀土Sc和添加稀土La的ZL205A合金。通过对比分析显微组织,得出不同稀土元素对ZL205A合金显微组织的影响。对3组合金进行T5热处理,分析不同稀土元素对ZL205A合金热处理后组织的影响。将3组合金在155 ℃温度下进行1~20 h的时效,对比分析不同稀土元素对ZL205A合金时效硬化过程的影响。结果 添加质量分数为0.1%的稀土Sc使ZL205A合金中出现了难溶的AlCuSc相,添加质量分数为0.1%的稀土La使ZL205A合金中Al2Cu相数量增多。稀土Sc的添加未改变ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间(8 h),但峰值时效硬度由154HV降低至141HV;稀土La的加入使ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间由8 h延迟至14 h,但峰值时效硬度由154HV提高至161HV。结论 添加质量分数为0.1%稀土La的ZL205A合金比添加质量分数为0.1%稀土Sc的ZL205A合金具有更好的强化效果。     

时效工艺对ZL101A合金组织及力学性能的影响

航空工业是一个国家工业发展的重要体现,随着经济的快速发展,我国的航空航天工业步入了高速发展期,各种新型材料的使用使得航空工业正在向着轻量化、可靠性高、性能强以及成本低等的方向发展。以往航空航天工业中所使用的各种铸、锻件、钣金件等通过焊接、铆接等连接而成的航空航天等零部件正在逐渐被整体铸造并经过后期复杂机加工的零部件所替代,这就对材料的力学性能提出了新的要求和挑战,不同的加工工艺会对材料的性能造成不同的影响,应当在做好对于材料各种力学性能检测的基础上对各种不同的工艺会对材料所造成的不同的力学影响进行分析,从而为更好的做好对于材料的使用奠定良好的基础。     

Sc元素对ZL205A合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,研究Sc含量对砂型铸造ZL205A合金的组织和力学性能的影响规律。结果表明,Sc含量低于0.12%(质量分数,下同),未发现晶粒细化效果;Sc含量为0.06%,热处理态的合金晶界出现残留颗粒状W(AlCuSc)相,随Sc含量增加,W相由颗粒状转变为连续条带状;ZL205A合金热处理后弥散析出少量Al 3(Zr x,Ti 1-x)相,添加Sc后弥散相转变为Al 3(Zr x,Ti y,Sc 1-x-y)相,弥散相的数量随Sc含量的增加而增加;由于弥散相数量的增加,Sc含量为0.06%时,合金的时效响应速率和硬度峰值均略有增加,合金的屈服强度提高了4%;Sc含量为0.12%时,晶界残留相增加,Cu在α(Al)中的浓度降低,θ′相密度明显降低,合金的时效响应速率、硬度峰值以及力学性能各项指标均大幅下降;ZL205A合金中添加0.06%的Sc,即可明显地抑制θ′相的长大。     

固化条件对热塑增韧环氧树脂的固化动力学和相分离的影响EI

采用砂型和金属型两种不同铸造方法对铸态、固溶态和时效态ZL210A合金性能及断口形貌的影响进行研究.结果表明:对ZL210A铸造合金而言,金属型铸造方法优于砂型铸造方法,其常规力学性能σb,σ0.2和δ5均高于砂型铸造,从断口形貌上看,试样断口形貌均呈现典型的穿晶断裂,且韧窝较深.其中,金属型固溶态试样的断口韧窝最为明显,呈现出较好的韧性.     

时效工艺对ZL101A合金性能的影响

采用不同的时效工艺,研究了时效温度和时间对ZL101A合金性能的影响,得出了该合金较理想的时效制度,在此制度下,ZL101A合金的金属型典型性能达到σb≥330MPa,δ5≥10%,为满足航空、航天等领域对高性能铝合金精密铸件的需求奠定了材料基础.     

热处理对ZL205A铝合金焊接接头组织与性能的影响

目的 改善25 mm厚ZL205A铝合金TIG堆焊接头的组织性能,提高接头的力学性能并明确接头的强化机制。方法 通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机及硬度计等手段,系统研究了T5热处理前后焊接接头显微组织的演变规律及力学性能特征。结果 在未经过T5热处理的焊接接头熔核区晶界处,存在大量呈网状分布的白色物质,经过T5热处理后晶界处的白色物质基本消失。热处理后熔核区晶粒间区分明显,晶界清晰可见,晶粒尺寸为25 μm左右。晶界处的白色物质主要是Cu原子偏聚后生成的Al2Cu化合物;热处理后,晶界处的Cu原子经过扩散溶解进入铝基体中,达到固溶强化和第二相强化的效果,使接头拉伸强度从196.8 MPa升高为431 MPa,接头显微硬度从80HV升高为150HV。热处理前后,接头断口处Al2Cu化合物含量变化显著,在未经过热处理的焊接接头断口处,Al2Cu化合物分布较多;而在经过热处理的接头断口处,Al2Cu化合物仅零星出现。最终,接头的断裂类型呈现脆性和韧性混合的断裂方式。结论 经过T5热处理后,ZL205A铝合金TIG堆焊接头组织特征得到改善,力学性能得到明显提升,拉伸性能提升了约119%,硬度提升了约87.5%。     

Mg对共晶Al-2%Fe合金显微组织的影响

为了消除粗大针状富铁相对Al-Fe合金组织和性能的不良影响,在金属型铸造共晶Al-2?合金中添加了质量分数为0.2%一0.8%的合金元素Mg,利用光学显微镜和电子探针研究了Mg对共晶合金组织以及富铁相形态的影响.研究结果表明:共晶Al-2?合金组织为针状Al3Fe相与(α-Al)相所组成的非规则共晶组织;添加Mg后,合金组织转变为由树枝状初生(α-Al)和枝晶间网状分布共晶体所组成的亚共晶组织,富铁相尺寸显著降低;随着Mg添加量的增加,初生(α-Al)枝晶二次枝晶间距增大,一次枝晶出现熔断.     

真空增压铸造工艺对ZL114A合金充型能力和力学性能的影响

目的 研究不同真空增压铸造工艺参数下ZL114A合金的充型距离、组织性能的变化规律。方法 设计了不同厚度的充型距离测试片,采用游标卡尺测试了不同真空度和石膏铸型温度条件下合金的流动性。采用万能拉伸机测试了不同凝固压力条件下单铸试棒的力学性能,采用金相显微镜观察合金的显微组织,采用扫描电子显微镜观察拉伸断口的形貌。结果 当真空度从重力状态(0 MPa)提高至-0.08 MPa时,3.0 mm薄片的充型距离从42 mm提升至210 mm。当铸型温度从260℃提高至340℃,3.0 mm薄片的充型距离从95 mm提升至175 mm。凝固压力从重力条件下提升至0.8 MPa,抗拉强度从293 MPa提升至338 MPa,屈服强度从240 MPa提升至278 MPa,断后伸长率从2.0%提升至4.0%。结论 提高真空度、铸型温度,可显著提升ZL114A合金的充型能力。提高凝固压力、凝固组织致密,第二相分布均匀,疏松缺陷明显减少,力学性能提高。     

ZL205A铝合金动态力学性能及其本构模型

目的 研究ZL205A铝合金在不同温度和不同应变速率下的流动应力行为,为材料数值模拟提供参数依据。方法 利用高低温电子万能材料实验机和霍普金森压杆设备,在不同变形温度(20~400 ℃)和应变速率(10⁻⁴~2 200 s⁻¹)下进行准静态拉伸实验、高温拉伸实验以及高应变率动态压缩实验。对实验所得真应力-应变曲线进行力学性能分析,考虑到霍普金森实验下的材料绝热温升,构建了ZL205A铝合金的Johnson-Cook本构模型,并将该模型与实验数据进行比对验证。结果 在室温低应变率(20 ℃、10⁻⁴~10⁻¹ s⁻¹)条件下,随应变率的增大,材料的流动应力变化不明显;当材料屈服后,随着应变的增大,材料流动应力增大的趋势变大,应变硬化作用占主导。在室温高应变率(20 ℃、500~2 200 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力与室温低应变率时的数据变化不大,考虑到高应变率下的实验时间短、变形大,材料变形产生的热量来不及散出,受温度升高的影响,材料在高应变率范围内的应变率强化效应不明显。在高温低应变率(100~400 ℃/0.001 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力随温度的升高而迅速降低,表现出较高的温度敏感性,当温度高于200 ℃时,材料产生拉应力回调现象。结论 根据材料真应力-应变曲线,获得了材料的Johnson-Cook本构参数,该模型能较准确地预测材料在不同状态下的流动应力行为。     

高强度ZL205A铝合金飞机挂架铸造工艺

根据某飞机挂架在结构特点和使用要求,结合高强度铝合金ZL250A的工艺特性,分析和讨论ZL205A合金飞机挂架的砂型铸和工艺。结果表明：立式浇注位置设计,可保证挂架整体性能、成分均匀合理：帖面冷铁式半金属型激冷,配以合理冒口补缩,保证铸位组织致密,性能优良; 直浇道、横浇道和内浇道截面比为1：3：5,并配合带缓冲结构的合理缝隙,可保证型腔内液面上升平稳,减少铸件内部二次氧化夹杂和混入性气体;砂芯整体设计,可保证挂架尺寸的稳定。     

浇注温度对ZL210A铸造铝合金铸态力学性能和微观组织的影响

通过研究浇注温度对砂型铸态ZL210A合金力学性能、金相组织和断口形貌的影响.结果表明,浇注温度对ZL210A合金力学强度、硬度值和合金断口形貌影响不大,对合金延伸率略有影响,晶界上析出的共晶相随着浇注温度的提高而增多,合金铸态组织主要为α(Al)和θ(Al2Cu)相.     

铸造铝合金半连续铸棒组织与性能均匀性研究

目的 研究ZL114A合金和ZL205A合金半连续铸棒不同部位的力学性能与微观组织,分析铝合金半连续铸棒的均匀性。方法 分别对半连续铸棒的中心位置、R/2位置、边缘R位置进行取样,对比分析各部位的力学性能及微观组织。结果 ZL114A合金的抗拉强度为338~355 MPa,断后伸长率为9%~11.5%;ZL205A合金的抗拉强度为465~485 MPa,断后伸长率为12%~15%。与铸棒中心位置相比,铸棒边缘R位置的晶粒尺寸更小,性能也更优异,但ZL114A合金铸棒的边缘R位置存在夹渣缺陷,导致其力学性能低于铸棒中心位置的力学性能。结论 采用半连续铸造工艺制备的ZL114A合金和ZL205A合金均具有细小、均匀的微观组织,且组织越细小的部位,力学性能越高,存在凝固缺陷的部位,力学性能较低。     

Al-Cu-Mg-Ag合金与ZL205A合金性能与微观组织对比

采用半连续铸造法分别制备了Al-Cu-Mg-Ag合金与ZL205A合金。对两种铝合金的流动性能、室温及高温拉伸性能、拉伸断口形貌、晶间腐蚀性能和微观组织进行了对比分析。结果表明:浇铸温度为720℃和740℃时,Al-Cu-Mg-Ag合金的流动性能均优于ZL205A合金的。室温、150℃、200℃、250℃下,Al-Cu-Mg-Ag合金的强度均高于ZL205A合金的,且随着温度的升高,其强度降低的幅度要明显低于ZL205A合金的,两种材料的室温伸长率基本相当。Al-Cu-Mg-Ag合金的晶间腐蚀深度在182～246 μm之间,优于ZL205A合金的274～337 μm。Al-Cu-Mg-Ag合金无析出带的宽度要窄于ZL205A合金的。     

ZL205A热壳精密铸造工艺研究

ZL2 0 5A合金以其优良的综合力学性能在航空航天工业中得到广泛的应用 ,但ZL2 0 5A合金的铸造工艺性能较差 ,一般适用于带冷铁的砂型铸造 ,在热壳精密铸造生产铸件时 ,对浇注工艺的要求很高 ,否则很容易出现疏松、缩松、气泡、表面缩陷等铸造缺陷 ,导致铸件质量和力学性能不合格 .本研究结合ZL2 0 5A的铸造性能特点 ,进行了ZL2 0 5A合金的热壳精密铸造研究 ,总结了浇注工艺参数和加压凝固工艺对ZL2 0 5A热壳精密铸件质量的影响 .