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合金元素偏析行为

在ZL205A合金中,Cu和Mn为负偏析元素,Ti、v和Zr为正偏析元素,Al呈现微弱的偏析,合金元素偏析程度由重到轻的顺序为:Cu＞Mn＞V＞Ti＞Zr＞A1;剩余液相的密度随着温度的降低而升高,计算结果表明,温度对液相密度的影响很小,合金元素的偏析对液相密度的影响占主要地位,其中A1、Cu和Mn的偏析导致液相密度增加,而Ti、V和Zr元素的偏析导致剩余液相密度的减小.     

ZL205A合金偏析缺陷研究

介绍了ZL205A合金大型环体铸件带状偏析、云雾状偏析、线性偏析及白点偏析的宏观形貌、微观结构及化学成分.带状偏析、云雾状偏析、线性偏析组织的化学成分都是Al2Cu共晶,属于共晶偏析;白点偏析组织是富集大比重金属的混合物,属于比重偏析.解决共晶偏析需要从铸造工艺上进行调整,建立合理的凝固顺序;解决白点偏析需要从熔炼工艺上进行调整,减少大片、块重金属的来源,以及防止重金属元素沉降、聚集、长大.     

交变磁场协同分级加压铸造对ZL205A合金致密度的影响

通过在真空差压分级加压工艺中施加交变磁场铸造ZL205A合金试样,并表征试样的致密度,研究了协同场对ZL205A合金试样致密度的影响。结果表明,当磁感应强度低于20mT时,随着协同场作用增强,大大提高了ZL205A合金的致密度;当磁感应强度高于20mT时,随分级加压压力增大,ZL205A合金试样致密度降低;不同协同场作用下,试样的致密度沿浇注方向先减小后增大。当磁感应强度为20mT,分级加压压差为130kPa时,ZL205A合金试样的致密度达到最大值0.989 2,比交变磁场一级加压铸造试样的致密度提高了0.38%。     

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。     

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。     

行波磁场对ZL205A合金元素分布的影响

将行波磁场作用于ZL205A合金凝固过程中,研究了不同励磁电流强度的行波磁场对ZL205A合金试样中Cu元素分布、凝固组织以及晶粒尺寸的影响。结果表明,对ZL205A合金凝固过程中施加行波磁场,合金中Cu元素分布更均匀,细化相颗粒形成的明显沉积层厚度减小,且随着励磁电流强度的增加沉积层厚度逐渐减小,直至消失。经分析,这是由于行波磁场促进细化相颗粒向试样其他位置移动,避免其在底部沉积,同时提高了试样上部的形核率,减小了试样上部的晶粒尺寸。     

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。     

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。     

行波磁场对ZL205A合金凝固组织及性能的影响

采用下行行波磁场对ZL205A合金进行熔炼,研究不同磁场励磁电流对合金凝固组织和力学性能的影响,并分析了θ-Al_2Cu相的演变规律。结果表明,行波磁场可以细化合金组织,形成细小的近等轴晶凝固组织,提高ZL205A合金的抗拉强度和伸长率,且磁场的励磁电流对凝固组织的细化效果有直接影响。在励磁电流频率为50Hz的情况下,最佳励磁电流在10～20A之间。随着励磁电流增加,θ相在磁场中表现为顺磁性,随着磁感应强度增加,形核过冷度增大,形核率增加,组织碎断细化。励磁电流在10A以下时,磁场产生的电磁推力对θ相尺寸的影响较大。当励磁电流为20A时,磁场洛伦兹力引发的熔体流动会增加熔体粘度,阻碍θ相进一步游离细化。     

交变磁场-分级加压压差对真空差压铸造ZL205A合金晶粒尺寸的影响

在真空差压分级加压铸造ZL205A铝合金过程中施加交变磁场,研究交变磁场-真空差压分级加压协同场作用对ZL205A铝合金晶粒尺寸的影响。结果表明,在分级加压压差不变的条件下,随着交变磁感应强度增加,铝合金晶粒细化程度先增大后减小;随着分级加压压差增大,当交变磁感应强度小于20mT时,协同场作用下铝合金晶粒显著细化,当交变磁感应强度大于20mT时,协同场作用下铝合金晶粒粗大。在交变磁感应强度为20mT,分级加压压差为130kPa条件下,ZL205A铝合金晶粒细化效果最佳。     

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合金铸件中偏析的形成机理与预防措施

通过对ZL205A合金圆筒形铸件的3种铸造工艺的比较,分析了ZL205A合金铸件中线性偏析的形成条件、形成机理、预防措施。经优化浇注系统后,采用中空的砂芯等方式消除铸件热节和应力,成功消除了铸件的线性偏析。     

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。     

行波磁场对ZL205A合金薄壁铸件凝固缺陷和力学性能的影响

研究了凝固过程中局部加载行波磁场对ZL205A合金薄壁件缩孔、缩松和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜对制备试样的显微组织进行分析,采用电子万能材料试验机对铸件力学性能进行测试。结果表明:与相同条件下获得的未施加行波磁场的铸件进行对比,施加行波磁场的铸件缩孔、缩松缺陷得到大幅改善;经过T6热处理后,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别由436.61 MPa、390.22 MPa、3.29%提高到470.24 MPa、416.97 MPa、4.15%,抗拉强度和屈服强度分别提高了33.63 MPa、26.75 MPa,延伸率提高了26.14%。     

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。     

ZL205A合金热处理工艺研究

研究了ZL205A合金在538±5℃保温14 h固溶处理后,在155℃下时效时间对其强度、塑性和微观组织结构的影响。结果表明:试样的抗拉强度和硬度随着时效时间的延长先增加后减小,而伸长率先减后增。时效8 h时试样硬度达到峰值(134.9 HBS),此时抗拉强度为475 MPa,伸长率为3.24%。     

ZL205A合金热处理工艺研究

对Z1205A合金的热处理工艺进行了系统的实验研究。根据实验数据得出如下结论：金属型铸件固溶处理速度很快，时效温度对时效速度影响很大；进行固溶处理时在边界条件完全相同的情况下，壁厚不同造成的铸态组织差异对固溶处理有很大的影响；在充分固溶的情况下，壁厚不同对时效影响不大。