真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响研究

通过选用不同厚度与状态的焊接副与焊丝,完成了Al-Sr中间合金硅相变质ZL114A合金的氩弧焊堆焊处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明：焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10_-6降至0.26×10_-6,24mm与12mm壁厚焊缝区域气泡数量各降低71.4%与60%,气泡直径由2.3mm与1.8mm降至1.4mm与1.2mm,面密度各降低77.7%与81.8%。沿晶界均匀分布的初生与共晶Si相经Sr元素变质处理,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106μm降至12μm,12mm壁厚焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364MPa、332MPa、9.8%与14.2%。焊缝区域T6态微观组织主要由初生α-Al、初生与共晶Si相及Mg₂Si时效相组成,断口表面晶界处硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg₂Si时效相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

Sr及RE变质对砂型铸造ZL114A合金组织及力学性能的影响

采用20和40 mm厚的ZL114A两种试样,对比研究了稀土变质和锶变质对砂型铸造ZL114A合金试样力学性能和组织的影响。结果表明:不变质、稀土变质和锶变质等三种方案的试样抗拉强度差异较小(在5%以内),而伸长率差异较大。锶变质后的试样(T6状态)伸长率最高,比其它两种方案高出28%以上。通过对比三种方案伸长率最小的试样组织发现,锶变质试样的共晶硅组织细化最明显,且试样聚集性的孔洞类缺陷又较少,这对试样的伸长率提升有很大作用。稀土变质后的试样组织中会形成一些树枝状或片层状化合物Al REMg Si相,且聚集性的孔洞类缺陷较多,这类组织反而降低了试样的伸长率。     

Sr变质对ZL114A合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响

通较系统地研究了Sr变质对ZL114A铝合金共晶硅形貌和拉伸性能的影响,分析了影响机制。结果表明,随着Sr添加量的增加,共晶硅颗粒变得更加细小,合金性能逐渐提高;在Sr添加量为0.03%时,合金可完全变质并且性能最好,其T6热处理态的抗拉强度、屈服强度和伸长率可达316.5 MPa、259.3 MPa和4.7%;过高的Sr添加量反而会粗化共晶硅,并且会造成合金产生缩松缩孔等缺陷,从而降低合金性能。断口形貌表明,经过Sr变质及T6热处理,ZL114A断裂面出现大量小而深的韧窝,增加了合金的塑性,断裂方式从脆性断裂向韧性断裂转变。     

Sr变质剂对石膏型精铸ZL114A合金组织与性能的影响

通过ZL114A合金熔体添加和未添加Sr变质剂,研究了熔体处理条件对石膏型精铸热处理试样显微组织及力学性能的影响。结果表明,未变质铸态试样力学性能好于变质试样,而未变质热处理试样力学性能稍差,其主要原因在于Si相热变质不太充分。由于变质试样缩松缺陷很难消除,因此,对于ZL114A合金石膏型复杂薄壁件,采用未变质处理不失为一种选项。     

ZL114A合金复合变质的研究

采用复合变质方法对ZL114A合金进行变质处理,研究其组织性能的变化。结果表明,复合变质后合金T6态的共晶硅已几乎全部呈粒状或球状,颗粒圆整度大幅提高;力学性能明显改善,σb达到360MPa,δs达到6%以上。     

变质温度对ZL114A合金组织和性能的影响

采用K2ZrF6作为变质剂对ZL114A合金进行变质处理,研究了变质温度对ZL114A合金的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,随着变质温度提高,变质效果先升高后降低,当变质温度为725℃时,变质效果最佳。此时,α-Al相大致呈等轴状,且晶粒尺寸较小,共晶Si多为细纤维状或短棒状,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率在铸态下分别为151MPa、176 MPa和4.3%,经T6热处理后分别提高到251 MPa、300 MPa和5.0%。     

时效制度对ZL114A合金腐蚀性能的影响

采用电化学试验和浸泡腐蚀试验研究了不同时效处理的ZL114A合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.利用光学显微镜和扫描电镜对各合金浸泡腐蚀后的形貌进行了观察与分析,并从组织上解释了时效对ZL114A合金腐蚀性能影响的原因.对经固溶(ST)、欠时效(UA)、峰时效(PA)和过时效(OA)处理后ZL114A合金腐蚀性能的分析研究结果表明,固溶状态下合金具有最佳的耐蚀性,Eoorr和Ioorr最小,峰时效状态下合金的耐点蚀和晶间腐蚀性最差,Eoorr和Ioorr最大.     

热处理对Y变质ZL114A合金组织和力学性能的影响

对Y变质的铸造铝合金ZL114A进行了热处理试验。通过金相分析和拉伸试验研究了固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间对合金组织和力学性能的影响。结果表明:在530℃固溶处理时含0.08%Y的ZL114A合金抗拉强度随固溶时间的延长而逐渐增大,在12 h时达到最大,此时共晶硅细小圆整;伸长率先减小后增大再减小,在固溶时间10 h时达到最大。在175℃时效处理时合金的抗拉强度随时效时间的延长先增大后趋于稳定,在时效时间7 h时达到最大值;伸长率先减小后增大再减小,在9 h时达到最大。     

Sr对ZL104合金的变质作用

研究了ＡｌＳｒ中间合金对ＺＬ１０４合金中共晶Ｓｉ相的变质规律。结果表明,Ｓｒ对共晶Ｓｉ有很好的变质效果,Ｓｉ相由长针状变成尺寸为１～２μｍ的圆点状颗粒,变质效果长达４ｈ不衰退。变质后力学性能有较大提高     

稀土La＋Sr复合变质对ZL101A合金组织的影响

研究了稀土La Sr复合变质对ZL101A合金共晶硅形状的影响.分析了复合变质剂加入量、变质温度、保温时间和冷却速度对合金组织的影响.结果表明,当Sr加入量为0.015%时,加入0.2%的La即可达到很好的变质效果,显著减少了稀土用量.另外,复合变质不但解决了Sr的潜伏期问题,而且还使ZL101A合金在变质时对温度的敏感性降低,在720℃就可完全发挥变质作用.复合变质后,晶粒能够细化到0.5 mm,比单一稀土细化效果更好.同时得出,冷却速度越快变质效果越好.     

低压脉冲磁场和微量Sr对ZL114A合金凝固组织的影响

研究了低压脉冲磁场和微量sr作用下ZL114A合金凝固组织的变化,考察了脉冲电压和Sr含量对合金初生铝相和共晶硅相的影响.结果表明,在低压脉冲磁场和微量sr的共同作用下,合金的初生铝相扣共晶硅相均显著细化;在O～250V范围内,随着脉冲电压的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,其初生相由发达的树枝晶转变为蔷薇状晶体,共晶硅相变化较小;当脉冲电压为200V,在0.02%～0.06%范围内,随着Sr含量的增加,共晶硅的平均长度逐渐减小,其形态由针片状转变为短棒状或颗粒状,初生铝相形态无明显变化.     

钇变质剂加入量对ZL114A合金组织和力学性能的影响

使用不同含量的钇对ZL114A合金进行了变质处理,并对使用金属型模具铸造的合金进行了T6处理,研究了钇变质剂加入量对ZL114A合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,未变质时合金的硅相呈粗大的棒状,加入钇变质剂后,硅相的体积明显减小,圆整度提高,没有尖角存在,且T6热处理后绝大部分共晶硅由棒状变成颗粒状或球状,并且分布均匀。钇加入量为0.3%时铸态合金的力学性能最好,抗拉强度达到181 MPa,伸长率达到3.9%,与未变质合金相比,分别提高了15%、77%。经过综合考虑,钇的最佳加入量为0.3%。     

Sr变质对ZL105合金组织和力学性能的影响

采用Al-Sr中间合金对ZL105进行变质处理,通过断口分析、拉伸性能测试、金相分析等方法研究了变质对ZL105合金力学性能及显微组织的影响.结果 表明:变质处理后ZL105合金断口组织硅的亮点明显消失,抗拉强度和硬度有所提高,伸长率明显提高,金相组织中共晶硅棱角钝化,由针状、片状趋向于短棒状、颗粒状,Sr加入量为0....     

ZL114A大型铝铸件焊缝的组织与性能

研究了ZL114A合金大型铸件熔化极气体保护焊（MIG）焊补区域的组织和性能。金相观察表明,在靠近熔合线附近的热影响区内存在共晶复熔组织。焊补时,基体中Mg2Si向复熔体扩散;远离熔合线的热影响区内,基体中固溶的Mg2Si发生过时效,从而导致基体软化,显微硬度下降。T1处理时不能消除复熔共晶和基体软化,故热影响区的宏观力学性能降低,但降幅不到10％。     

Sr变质对ZL102铸态力学性能的影响及变质效果评价

采用Al-10%Sr在740℃对ZL102进行变质处理,研究了变质剂的加入量及保温时间对铸态力学性能的影响,获得了不同工艺相应的变质效果等级。结果表明,强度和塑性总体上随着变质剂加入量的增加而提高,随着保温时间的延长先升高后下降。Al-10%Sr加入量为0.9wt%,保温时间为30 min时达到最佳变质效果S4P33级。     

Ce+Sr复合变质对ZL101A合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析等方法研究了稀土Ce+Sr复合变质对ZL101A合金显微组织和力学性能的影响。研究表明,在金属型铸造条件下,加入不同含量的Ce与Sr对ZL101A合金的复合变质效果影响不一样。Ce+Sr复合变质后共晶硅倾向于片状的生长方式;Ce+Sr复合变质使ZL101A合金晶粒尺寸细化到0.8 mm,也使该合金的拉伸强度达到319.4 MPa,伸长率达5.5%,稀土超过一定量后合金拉伸强度和伸长率均有不同程度地降低。     

Sr对ZL104合金的变质人艇

研究了Ａｌ－Ｓｒ中间合金对ＺＬ１０４合金中共晶Ｓｉ相的变质规律。结果表明,Ｓｒ对共晶Ｓｉ有很好的变质效果,Ｓｉ相由长针状变成尺寸为１－２μｍ的圆点状颗粒,变质效果长达４ｈ不衰退。变质后力学性能有较大提高。     

二次固溶处理对Sb变质ZL114A合金组织性能的影响

Sb元素的硅相变质效果受凝固冷速影响较大。文中研究了二次固溶热处理对添加Sb元素的不同厚度阶梯试块硅相变质后微观组织与力学性能的影响。研究表明:添加0.12%Sb,初生α-Al基体平均晶粒尺寸约为164μm,共晶硅形貌呈现为细小弥散的球状相;随着凝固冷速的降低,硅相形貌逐渐转变为长棒状、针状与多边形状,硅相分布趋于富集化;二次固溶热处理改善了低凝固冷速下Sb元素的硅相变质效果,沿晶界分布的Si、Mg元素在初生α-Al基体内部不断重复溶入、析出,减小了硅相颗粒尺寸,改善了硅相形貌与分布;断口形貌由沿晶断裂逐步转变为韧窝断裂;10 mm厚度试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别提升为356.0 MPa、317.6 MPa、9.6%与69.6 GPa。     

凝固压差对真空差压铸造ZL114A合金微观组织及高温蠕变性能的影响

采用真空差压铸造技术在不同凝固压差下制备ZL114A合金试样,通过金相、扫描电镜、高温蠕变性能测试等技术考察凝固压差对真空差压铸造ZL114A合金初生相组织、共晶硅形貌和高温蠕变性能的影响。结果表明:随着凝固压差的增大,合金的初生相组织得到明显细化,由粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶,共晶硅形貌也由粗大的针状向短棒或颗粒状转变;同时ZL114A合金的高温蠕变性能得到显著改善;当凝固压差为90 kPa时,其蠕变时间达到100 h后合金试样仍未见断裂,此时试样的变形量仅为0.21%。     

激光冲击强化对焊缝组织性能影响的研究进展

激光冲击强化(LSP)是一种典型的非弹丸撞击式表面强化技术,可有效提高金属材料的抗疲劳能力、抗腐蚀能力、金属耐磨性能和使用寿命,具有应变率高、效率高、强化效果好等优点。焊缝质量直接影响了焊接件的合格率,而焊缝强化一直是一个比较难的挑战。首先,介绍了激光冲击强化的加工原理,总结了激光冲击强化的影响参数及条件,包括激光功率密度、约束层和吸收层、激光冲击次数、光斑搭接率以及激光脉宽。控制强化工艺参数可以使焊缝显微硬度提升50%、残余压应力提升65%以上,大幅度提升抗拉强度,降低疲劳裂纹扩展。其次,综述了国内外研究人员运用激光冲击强化技术对不同材料焊缝强化的研究与应用,重点论述了激光冲击强化对焊缝力学性能和显微组织的显著强化效果,与未强化试样对比,强化后试样的各项性能明显提升。其中针对力学性能,详细分析了显微硬度、残余应力和疲劳裂纹扩展的变化情况,结合残余应力的理论研究、仿真分析、试验论证以及显微组织变化情况,认为激光冲击强化导致马氏体组织发生了碎化,提高了硬度,产生了残余压应力,引起了晶粒细化,进而有效控制了疲劳裂纹扩展,阻止了裂纹产生,提升了疲劳寿命。通过激光冲击强化不同工艺参数的协同作用,可以获得较高的残余压应力和硬度,引起动态再结晶、晶粒细化等微观组织演变以及位错运动,使焊缝力学性能和显微组织产生相互影响。分析认为,激光冲击强化技术是焊缝强化的有效焊接后处理工艺。最后,展望了激光冲击强化技术在焊缝强化领域中的应用前景。