ZL205A铝合金线状偏析的形成机理及判据(英文)

采用实验和数值模拟方法,对ZL205A铝合金筒形壳体铸件在低压铸造时出现的线状偏析的形成机理及预测模型进行研究。利用数值模拟技术对该铸件在凝固期间的传热进行分析,通过大量实际低压铸造获得ZL205A合金铸件中产生的线状偏析信息、铸件低压铸造过程的温度场以及线状偏析形成部位凝固参数的变化规律,提出了ZL205A合金低压铸造过程线状偏析的形成机理和判据。研究表明,ZL205A合金铸件的线状偏析是由于铸件在凝固后期,浇注系统尚能进行补缩,此时铸件局部形成热裂,高浓度的溶质在补缩压力的作用下对该热裂填充而最终在该部位形成线状偏析。根据分析得出形成机理,得到消除线状偏析的工艺控制方法。采用线状偏析判据对其它铸件的线状偏析进行模拟预测,预测结果与实际浇注结果的对比表明,该判据能够较为准确地预测ZL205A合金筒形壳体铸件的线状偏析位置。     

熔模铸造ZL205A铸件偏析形成机理及解决措施

以航空发动机反推装置用预冷器引气段ZL205A合金熔模铸件为研究对象,采用OM、SEM、EDS等手段,研究了ZL205A合金铸件中点状、带状以及线状等不同形貌偏析缺陷的形成规律及机理。结果表明,点状偏析形成主要原因是由于合金中Ti、Zr等原子团簇聚集;而带状及线状偏析主要是由于凝固过程中形成的Al2Cu共晶偏析导致。通过调整合金的熔炼工艺以及铸造工艺,该铸件偏析程度大幅度减轻。     

高强度ZL205A合金大型铸件"白点"偏析研究

对ZL205A合金某大型铸件进行探伤检测,在底片上发现了白色点状偏析组织(以下简称“白点”偏析)。铸造工艺调整以及热处理不能使之减轻或消除。文中对ZL205A合金白点偏析进行研究,测试了偏析组织的力学性能,分析了偏析组织的微观形貌及化学成分,并探讨了其形成机理及防止措施。     

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。     

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。     

ZL205A合金大型铸件带状偏析组织对力学性能的影响

介绍了ZL205A合金大型铸件中的一种宏观带状偏析缺陷的形貌,分析了带状偏析最严重区域的组织对力学性能的影响,观察了试棒断口形貌,并分析了断口处偏析组织的化学成分。研究发现,ZL205A合金带状偏析组织使该区域力学性能降低,造成力学性能低的原因是带状偏析组织中Cu量偏高且聚集在晶界位置,形成了晶间脆性相。     

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。     

ZL205A铝合金筒类铸件铸造工艺研究

以实际生产中发现的铝铜系ZL205A合金筒类铸件的偏析、裂纹及疏松缺陷为研究对象,根据筒类铸件的技术要求,结合ZL205A合金的工艺特性,通过对偏析、裂纹及疏松缺陷产生的原因分析,提出了新的铸造工艺方案。结果表明:通过合理优化浇注系统,提高浇注温度,改善砂芯退让性,改进低压浇注参数等措施,解决了疏松、裂纹缺陷并有效地减少了偏析缺陷的产生,产品合格率由原来的40%提高到80%。     

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。     

ZL205A合金大型筒体类铸件偏析缺陷控制技术研究

以ZL205A合金大型筒体类铸件偏析缺陷为研究对象,研究了偏析缺陷产生的部位和原因,采用铸造数值模拟技术及铸件实物浇注试验对比研究了浇注工艺对铸件偏析缺陷的影响,结果表明,采用低压浇注工艺可明显降低铸件偏析缺陷。此外,通过采用退让性较佳的树脂砂芯,释放了凝固末期凝固残余热应力,避免了热节区域出现高热内应力,减少了铸件的偏析缺陷。     

交变磁场对ZL205A合金块状偏析的影响

采用自制的交变电磁场凝固装置,研究了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织和晶粒尺寸的影响,分析了交变磁场对ZL205A合金块状偏析组织的作用机理。结果表明,交变磁场不仅可以细化晶粒,也可有效减少晶粒内部的块状偏析组织。当励磁电流为5A时,平均晶粒尺寸可降至74.6μm,比未施加磁场时下降了25.37%,ZL205A合金中微量元素的块状偏析缺陷得到明显改善。     

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%。     

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。     

晶粒细化工艺对ZL205A合金偏析缺陷的影响

采用金相显微镜(OM)和ProCAST软件,研究了晶粒细化工艺对ZL205A合金偏析缺陷的影响。结果表明,通过优化Al-5Ti-B中间合金添加工艺(两步添加),可增强合金的晶粒细化效果,提高其流动性、力学性能、抗热裂能力以及铸造性能;在凝固末期,ZL205A合金会形成晶间搭桥,加强了晶间结合力,而晶粒细化有利于增大晶粒之间的接触面积,扩大晶间搭桥面积,有效提升晶间的结合力,使合金热裂倾向降低,因此减少ZL205A合金的偏析缺陷。     

骨架铸件夹杂针孔的排除

ZL205A合金骨架铸件的内部品质要求很严格，为了消除铸件内部针孔、夹杂等缺陷，用铸造CAE软件优化铸件浇注系统，采用氩气旋转喷吹精炼合金，提高了合金精炼净化水平，从而保证了铸件的品质。     

ZL205A合金回转体铸件树枝状偏析缺陷研究

以生产过程中ZL205A合金回转体铸件在射线探伤检测时在射线底片上发现树枝状偏析缺陷为研究对象,研究了树枝状偏析缺陷处力学性能、断口形貌、微观组织、化学成分及熔点等。根据研究结果探讨了树枝状偏析缺陷产生的机理,并提出了预防及防止树枝状偏析缺陷的措施。     

ZL205A合金晶界偏析行为研究

利用SEM和XRD研究了ZL205A合金铸件Cu元素晶界偏析。结果表明:结晶过程中Cu元素自发往晶界偏聚,晶界偏析宏观形貌为弯曲条状,曲线条之间相互平行,偏析组织是Al2Cu共晶相,呈枝晶状、网状和散乱碎片状分布在粗化的晶界上;晶界偏析与热裂具有较大相关性。     

ZL205A铝合金斜楔铸件凝固工艺研究

在某型号运载机车斜楔件研制中选用ZL205A铝合金。根据铸件结构特征与ZL205A合金工艺性能分析,实验选用了重力浇注工艺。借助华铸CAE有限差分软件完成了充型流动场与凝固温度场的仿真与分析,优化了工艺设计参数,实现了斜楔铸件自下而上与自外向内的顺序凝固,提高了凝固的冶金质量,研制出了满足技术指标的ZL205A斜楔铸件。经T6热处理后ZL205A斜楔铸件本体试样平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为542 MPa、455 MPa与7.2%,断裂机制为典型的韧窝断裂。     

骨架铸件铸造工艺的研究

为了探索ZL205A合金的熔炼工艺和某骨架铸件熔模铸造工艺,本文以某骨架铸件为例,研究出其最佳的浇注系统方案以及与之相匹配的浇注时的最佳型壳温度和铝液温度,探索出ZL205A合金熔模铸造的一般规律,使铸件的成品率大为提高。结果表明,提高合金的纯净度、设计底注式浇注系统、采取合理的浇注温度是提高铸件合格率的关键。     

铸造工艺对ZL205A大型回转体铸件偏析缺陷的影响

ZL205A合金大型回转体铸件的偏析缺陷严重影响了其使用性能。采用ProCAST软件,对不同浇注工艺下的回转体铸件浇注充型过程和凝固过程温度场分布进行了模拟,并将优化工艺在回转体铸件生产中进行了验证。结果表明,低压铸造浇注系统中立筒直径为80mm,缝隙长度为35mm,缝隙宽度为25mm时为最佳,可有效降低铸件凝固时的温度梯度,实现顺序凝固,有效改善铸件的偏析缺陷。