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。     

Te、Sb对ZL114A合金T6态微观组织与力学性能的影响

通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、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)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al₄(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm;Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg₂Si强化相平均长度约为224nm。     

低温预时效对ZL114A合金微观组织和力学性能的影响

研究了预时效温度和时间对ZL114A合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：低温预时效温度和时间对ZL114A合金的组织有着一定影响,预时效工艺为110℃×2 h的合金组织中α-Al枝晶细化,共晶硅相呈细小的颗粒状均匀弥散地分布于枝晶和二次枝晶间。低温预时效温度和时间对ZL114A合金的各项力学性能有一定的影响,预时效工艺为110℃×1 h的ZL114A合金抗拉强度最大,达到331.7 MPa,伸长率最好,达到11%。110℃×2 h预时效工艺的ZL114A合金屈服强度最大,为266 MPa,较未预时效处理合金的屈服强度提高了65 MPa,提升幅度为32%,将低温预时效与正常热处理工艺相配合,可有效提高ZL114A合金的质量和生产效率。     

Y含量对机械振动ZL114A合金组织及力学性能的影响

为了改善ZL114A的力学性能,采用稀土Y对机械振动下ZL114A合金进行变质处理,研究Y含量对其微观组织及力学性能的影响。结果表明,稀土Y能有效细化α-Al枝晶并促进α-Al枝晶由粗大的树枝状向蔷薇状转变,同时使共晶Si呈短棒状且均匀分布。随着Y含量增加,合金的抗拉强度、伸长率及硬度均呈先增后减的趋势。当Y含量为0.6%时,合金的二次枝晶间距最小,为20.4μm,其抗拉强度、伸长率及硬度（HV）值最大,分别为370.92 MPa、6.8%和91.08。当Y含量大于0.6%时,α-Al组织逐渐粗化,稀土相由较小的块状转变为长棒状。     

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。     

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%。     

变质处理对ZL114A合金组织和性能的影响

利用光学显微镜研究了Al-10%Sr变质剂对ZL114A合金组织的影响。采用T6工艺对金属模铸造的ZL114A合金进行了热处理,并对其拉伸性能进行了测试与分析。结果表明,最佳变质处理工艺为Sr元素的加入量为0.03wt%～0.05wt%,保温时间为30min;Sr元素变质能够明显提高ZL114A-T6合金的抗拉强度和伸长率,当添加0.03%Sr时,抗拉强度和伸长率分别从230 MPa和1%上升到最大值305MPa和8%。     

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。     

变质静置时间对金属型铸造ZL114合金组织和性能的影响

采用WB-1复合变质剂对ZL114合金变质处理,研究变质静置时间对金属型铸造ZL114合金组织和性能的影响。结果表明,在变质初期,金属型铸造ZL114合金的力学性能随着变质静置时间的增加而增大,α-Al相越来越细小,在变质静置时间5～50 min时,力学性能和组织基本保持稳定,静置50 min以后力学性能随变质静置时间的增加而逐渐降低,α-Al相越来越粗大。因此,WB-1复合变质剂对ZL114合金的变质有效时间为5～50 min。     

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.     

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.     

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％。     

低凝固速率时Y元素对ZL114A合金中共晶硅的变质机理

利用DSC曲线、凝固曲线、扫描电镜(SEM+EBSD)和透射电镜(TEM)研究了低凝固速率时Y元素对ZL114A合金中共晶Si的变质机理.结果 表明,在低凝固速率时,随着Y元素的添加,ZL114A合金的共晶Si由板片状变为细化纤维状;Y元素的添加缩短了共晶Si形核生长所需要的时间;Y元素的添加在共晶Si生长界面前沿产生...     

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     

共晶硅形貌对ZL114A合金拉伸断裂机制的影响

利用扫描电镜金相观察,研究Al-10%Sr变质剂对ZL114A合金中共晶Si形貌的影响。对金属型铸造的ZL114A合金进行T6处理,并对其拉伸性能、断口形貌及拉伸断口纵剖面进行测试与分析。结果表明,Sr变质能够明显提高ZL114A-T6合金的抗拉强度和伸长率,当添加0.03%Sr时,抗拉强度和伸长率分别从230 MPa和1%上升到最大值310 MPa和8%。未变质时ZL114A-T6合金拉伸断裂模式为穿晶断裂;经Sr元素变质处理后,合金拉伸断裂模式为沿晶断裂。     

时效处理对低压铸造ZL114A合金力学性能及显微组织的影响

以低压铸造ZL114A合金为研究对象,通过布氏硬度计、万能试验机、光学显微镜等测试手段,对固溶及时效处理后合金的显微组织及力学性能进行了观察、测试。时效初期,合金的强度快速增加,随着时效时间延长,增长趋势放缓;155℃时效12 h后,合金的抗拉强度、屈服强度分别由固溶态的266.7、161.7 MPa增长到333.3、272.3 MPa。合金的断后伸长率则随着时效时间的增加不断下降,由固溶态的12.00%降至155℃时效12 h后的7.00%。时效温度越高,原子扩散驱动力越大,合金的强度增加得越快,达到峰值所需得时间越短,同时断后伸长率也降低得越快。合金强度增加、断后伸长率降低的原因为Mg、Si原子偏聚,并逐渐形成稳定的Mg₂Si相。随着第二相的析出转变,其与基体的共格程度逐渐降低,第二相与基体保持半共格关系时,合金的强度最大。     

超声功率对金属型铸造ZL114A合金致密度的影响

在ZL114A熔体浇注过程中施加超声振动,研究超声波功率对合金致密度的影响。结果表明,超声波功率大小对ZL114A合金的组织细化和致密度提高效果明显。随着超声功率增加,试样的致密度提高,当超声施振功率提高到600 W时,合金的致密度达到峰值0.9986,此后随着功率增大,合金致密度有下降的趋势。通过金相组织观察分析,发现超声波的空化作用及声流作用可以细化晶粒、减少缩孔、缩松,从而提高凝固组织致密度。     

混合稀土对ZL114A铝合金组织性能的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS和差示扫描量热法等手段研究了混合稀土(60%Ce、40%La)对ZL114A铝合金组织性能的影响。结果表明:当稀土添加量(质量分数)为0.15%~0.35%时,随着稀土添加量的增加,晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距减小;当稀土添加量为0.25%时,α-Al相的晶粒尺寸、一次枝晶间距、二次枝晶间距达到最低,此时抗拉强度、伸长率和显微硬度达到最高。DSC结果显示,添加稀土降低了合金的共晶点温度和α-Al的熔化温度,减小了凝固温度区间。     

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。     

浇注温度和冷却速度对ZL114A合金变质处理效果的影响

采用氟锆酸钾作为变质剂对ZL114A合金进行变质处理,研究了不同浇注温度和冷却速度对ZL114A合金的铸态及T6热处理态时的显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,浇注温度为710~720℃,采用金属型冷却时,ZL114A合金具有最佳的变质效果,其显微组织中α-Al基体大致呈等轴状,且具有较大的晶粒度,共晶硅大多为细纤维状或短棒状。