添加重熔料及稀土钇对ZL205A合金铸态组织、热裂性能及凝固特性的影响

研究重熔料及稀土钇对ZL205A合金铸态组织、热裂性能及凝固特性的影响。结果表明:单独和复合添加重熔料及稀土钇都能够细化合金组织,使之变得更加均匀、细小。单独添加重熔料对ZL205A合金相的组成没有影响,但是提高了ZL205A合金凝固过程中液相线温度,增大了固液共存区间,进而增加合金的热裂倾向性;单独添加稀土钇和复合添加重熔料及稀土钇均可使合金凝固过程中液相线温度降低,减小固液共存区间从而有效地改善合金的热裂倾向性,使得热裂抗力由原料ZL205A合金的330N左右分别提高至450和670N左右。除此之外,添加稀土钇后,三角晶界处出现了灰色块状富钇相。     

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.     

添加微量Y对ZL205A合金组织和性能的影响

采用OM、SEM和XRD研究了添加微量稀土元素Y对ZL205A合金的流动性及T6热处理前后的微观组织和力学性能的影响,并检测了合金的流动性。结果表明,当Y质量分数达到0.2%和0.3%时,合金的晶粒细化效果相对较好,随着Y含量的增加,θ相从沿着晶界的网状分布逐渐向局部团聚,合金的抗拉强度和屈服强度降低;微量Y会使ZL205A合金的流动性降低;Y质量分数为0.3%的ZL205A合金在T6处理后,合金的抗拉强度和延伸率均大幅度提高;热处理能够降低合金中的成分偏析并能够改善材料的组织形态,促使合金具有相对较好的综合力学性能;添加微量Y以后,晶界上的难熔化合物Al Cu Y促使晶粒内部的θ相数量减少,是造成合金力学性能降低的重要原因。     

添加重熔料后ZL205A合金的组织与性能

通过向ZL205A合金铸锭中添加不同比例的重熔料,进行重熔、浇注.对利用ZL205A合金组织遗传性细化合金品粒、提高合金力学性能进行初步研究.结果表明,ZL205A合金添加不同含量重熔料后,合金组织均有所细化;合金性能随着重熔料含量的增加先增大后减小.当重熔料含量为20%时,合金组织最为细小,晶粒尺寸达到33um左右:铸态力学性能达到最优,抗拉强度比原料ZL205A合金抗拉强度提高了11.6%,屈服强度和伸长率均较高,分别为87.6MPa及7.5%.进一步增加重熔料含量,合金组织粗化,力学性能逐渐恶化.     

反重力铸造对ZL205A合金充型性能及凝固组织的影响

以“⊥”型和棒状试样为例,研究了反重力条件下,铸造工艺参数对ZL205A合金铸件充型性能和凝固组织的影响。结果表明,对于平均壁厚小于3 mm的薄壁铸件,由于差压铸造充型过程比低压铸造平稳,所以铸件成形更好,但无法成形尖角结构;提高浇注温度或铸型预热温度,均能使差压铸造薄壁ZL205A合金铸件的充型性能得到改善,且提高浇注温度效果更明显。与低压铸造相比,差压铸造可显著细化ZL205A合金晶粒度,适当提高浇注温度与铸型温度,均能进一步细化晶粒,且提高浇注温度使晶粒细化效果更显著。对于有一定截面厚度的ZL205A合金铸件,差压铸造时,当截面厚度超过一定量时,充型性能受铸型温度及浇注系统设计的影响较小,提高铸型温度,铸件产生孔洞类缺陷的几率显著增加。     

熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响

分别讨论了在砂型和金属型铸造条件下,熔体过热处理对ZL205A合金凝固组织的影响。结果表明,熔体过热处理细化了ZL205A合金铸态组织,改善了α(Al)和θ(Al2Cu)共晶相分布。对比砂型和金属型实验结果可知,熔体过热温度和冷却速率都是影响铸件凝固组织的重要因素,熔体过热处理对铸件凝固组织的影响与凝固过程的冷却速率相关。     

退火温度对选区激光熔化ZL205A合金组织和性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)成形ZL205A合金并对其进行退火处理,研究了退火温度对组织和力学性能的影响.结果 表明,沉积态试样的组织由θ(A12Cu)相和α-Al基体组成;随着退火温度升高,Cu元素以颗粒状分布在铝基体中,使晶粒尺寸变大,组织中无新相生成.退火处理后,试样的伸长率大幅度提高,抗拉强度、屈服强度和显微硬度...     

砂型铸造ZL205A合金组织与力学性能的研究

研究了砂型铸造ZL205A合金在铸态和热处理(T6)态下合金的显微组织和力学性能。结果表明：铸态ZL205A合金基体相为α(M)固溶体，枝晶间和晶界上有α(M)、θ(Al2Cu)相和Cd相的共晶组织。晶界处存在θ和T(Sl2CuMn2)相的混合组织。另外，还有少量的灰色块状ZrAl3相、条状Al3Ti相分布在α固溶体上。合金中添加的少量Ti、V、Zr和B等元素，可有效地细化晶粒。T6固溶处理时，θ相和Cd相溶入α固溶体中，二次T相呈弥散小质点析出，组织中还存在片状Al3Ti的偏析物和未完全溶解残留在晶界上的Al2Cu相。合金(T6)抗拉强度随温度的升高呈下降的趋势，合金在不同温度下均为延展性断裂，韧性非常好。     

ZL205合金的组织与性能研究

利用光学显微镜及透射电镜分析了ZL205合金铸态和热处理态的显微组织、相组成及分布。研究发现ZL205合金中。铸态组织是由α-Al固溶体与在晶界上或枝晶间分布的间断或连续共晶体所组成的。合金在T6处理时。抗拉强度随时效时间的增加先升高、后降低，时效8h后抗拉强度最高达到488．2MPa，伸长率则随时效时间的增加而降低。     

添加微量Er、Zr对ZL205A合金组织性能的影响

通过向ZL205A合金中分别添加质量分数为0.05%,0.15%和0.25%的Er、Zr元素,研究了不同含量稀土元素在热处理前后对合金微观组织和性能的影响。结果表明,添加微量Er、Zr元素可以有效改善液态合金的流动性,细化晶粒,并促进θ相在晶界交汇处团聚;当Er、Zr添加量为0.15%时,铸态材料的力学性能较原始合金有大幅度降低,而T5处理后强度达到358 MPa,维氏硬度达到1070 MPa,延伸率2%,综合性能相对最好;T5处理能够促使合金组织和成分均匀,同时使溶质原子充分扩散,在变形过程中阻碍位错运动和亚晶界的迁移,对延伸率造成不利影响。     

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。     

固溶及时效处理对ZL205A合金腐蚀性能的影响

首先对ZL205A合金进行了固溶及不同温度的时效处理,随后对其进行了NaCl溶液浸泡腐蚀试验和电化学腐蚀试验。采用扫描电镜、透射电镜和能谱仪分析观察了合金热处理后的微观组织和析出相形貌以及腐蚀后的腐蚀形貌和化学成分,分析了合金的腐蚀机理。结果表明：合理的热处理制度能够使合金中析出针状θ相并呈网状分布在晶界上,随着时效温度的升高,析出相粗化并发生团聚,185℃时效后合金中出现了贫Cu区无沉淀析出带(PFZ)。铸态ZL205A合金在NaCl溶液中容易发生点蚀,热处理后点蚀速率大幅度降低,这是因为PFZ和θ相粗化能够显著减弱合金的腐蚀电流密度并阻断点蚀通道,因此提高了ZL205A合金的耐腐蚀性能。双级固溶(530℃×2 h+540℃×13 h)及185℃时效5 h后能够使合金获得优异的耐腐蚀性能。     

凝固压力对ZL205A铝合金补缩及组织性能的影响

研究了在其他铸造工艺条件相同的情况下,不同外界凝固压力对ZL205A试样的致密度、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着外界压力的增加,铸件的致密程度和力学性能逐步提高,显微疏松程度显著降低。当凝固时外界压力达到3.0 MPa时,试样致密度达到99.5%,力学性能稳定性显著提高。     

Gd对ZL205A合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同质量分数Gd对ZL205A合金铸态及T6态显微组织和力学性能的影响.采用光学显微镜、荧光光谱仪和电子探针对制备的试样微观组织和元素分布进行分析,并利用电子拉伸试验机对铸锭的力学性能进行测试.结果表明:微量稀土元素Gd能细化ZL205A合金的晶粒,并与合金中的其他元素形成新相,能提高合金铸态和T6后的力学性能;当Gd加入量为0.06％时,综合力学性能最优,铸态时抗拉强度为192MPa,伸长率为11.1％;T6态时抗拉强度达到421.1MPa,伸长率为10.2％.但当Gd添加量过多时,合金的组织与性能均产生恶化.     

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%。     

铸件壁厚对ZL205A合金组织和性能的影响

本文以ZL205A合金为研究对象,采用OM、SEM、TEM对铸件组织进行分析,研究了不同壁厚对铸件显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着铸件壁厚增加,ZL205A合金冷却速率不断降低,导致合金晶粒尺寸增加。晶粒尺寸的增加,导致铸态条件下,合金的抗拉强度和伸长率随冷却速度的降低而降低,同时由于退火效应存在,屈服强度随冷却速率的降低略有增加。不同冷却速率的铸件经固溶淬火处理后,晶界的共晶组织几乎完全固溶于晶内,当冷却速率为7.4 K/s和2.0 K/s时,铸件的析出相密度和尺寸接近;当冷却速率为0.5 K/s时,铸件析出相密度降低,尺寸增加。合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均随铸件冷却速率的降低而降低,其中冷却速率为0.5 K/s的铸件孔洞缺陷显著增加但强度并未骤然降低。     

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合金壳体铸件低压铸造工艺研究

以低压铸造成形ZL205A合金壳体件作为研究对象,采用数值模拟方法,研究了壳体铸件低压铸造过程温度场及缩孔、缩松缺陷随工艺方案的变化规律.结果表明,采用冷铁及冒口,缝隙式浇口由8个增加到10个,补缩距离由200mm减小到157mm,铸件的温度场分布合理,铸件缺陷部位的缩松倾向明显减小,模拟结果与试验结果对比,表明采用冒口结合冷铁的工艺方案合理可行.     

Al-Ti-C中间合金在ZL205A合金石膏型铸造中的应用

通过对石膏型铸造ZL205A合金添加不同含量的Al-Ti-C中间合金,研究了Al-Ti-C中间合金对ZL205A合金组织和性能的影响。结果表明,当Al-Ti-C中间合金添加量为0.7%时,ZL205A晶粒的细化效果最好,晶粒尺寸达到82μm。经过T5处理,添加0.7%的Al-Ti-C中间合金的ZL205A合金的抗拉强度为456MPa,伸长率达到8.2%,比未处理的ZL205A合金性能有了显著提升。     

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。