不同铸型下Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金的微观组织与力学性能

采用熔模铸造、树脂砂铸造和石膏型铸造等方式成形Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金,由凝固冷却曲线可知合金凝固温度区间为111.4℃,其中熔模铸造凝固冷速最高,树脂砂铸造次之,石膏型铸造最低。Al-6.5Mg-0.14Ti-0.12Zr合金流动性较佳,可实现不同铸型的完整充型,凝固过程未观察到明显的铸件/铸型界面反应。合金铸态组织主要由α-Al相与Al_3Mg_2相组成,Al_3Mg_2相沿晶界均匀分布,与石膏型铸造相比,树脂砂铸造试样中α-Al相平均尺寸由324μm降至132μm;熔模铸造试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别为274.7MPa、136MPa、14.9%与60,经400℃×12h固溶后,本体试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HV)分别增至322.7MPa、144MPa、31.9%与68.3。铸态断口以沿晶断裂为主,可见少量微观韧窝;经固溶处理后断裂方式以韧性断裂为主,韧窝内可见少量的Al_3Mg_2相、Al_3Ti相与Al_3Zr相颗粒。     

ZL114A异形结构导弹壳体凝固成形工艺设计

采用低压铸造工艺在715℃浇注了ZL114A异形结构导弹壳体,充型和凝固时长分别为4.79 s与1 615 s,实现了自上而下的平稳充型,形成了自上而下与自内向外的凝固顺序。结果表明,铸态组织主要由α-Al基体、α-Al+Si共晶体、Mg₂Si相与Al₃Ti相等组成,导弹壳体顶端、中部和底部区域平均晶粒直径分别为116.09、147.76与178.33μm;试样抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量均值分别为344.66 MPa、275 MPa、8.44%和71.5 GPa,离散系数分别为0.55%、0.93%、3.5%与0.7%。沿导弹壳体高度方向自上而下本体试样力学性能连续下降,顶端区域抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为364 MPa、284 MPa、9.2%与71.5 GPa;时效热处理保温后铸态板条状、块状Si相形貌转变为近球状,断口表面残留大量微观韧窝,断裂机制为典型的韧窝断裂。     

AC4CH铝合金的挤压铸造研究

采用挤压铸造生产AC4CH合金铸件,研究了铸造压力、充型速度和充型距离对挤压铸件组织和性能的影响.挤压铸造AC4CH铝合金铸件组织由初生α-Al和共晶硅相组成,随着充型距离的增加,铸件显微组织明显细化.随着铸造压力和充型速度的增大,共晶相含量降低并且分布均匀.铸造压力和充型速度的增大可提高铸件的抗拉强度、屈服强度,但是铸造压力增大到一定程度后强度上升幅度减缓.     

Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响

采用拉伸性能和硬度测试、光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等手段研究不同Si含量对挤压铸造Al-5.0Cu-0.6Mn-0.7Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:当挤压压力为0时,随着Si含量的增加,凝固后期形成的富铁相阻止液相补缩,形成缩松组织,导致合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率都下降;当挤压压力为75MPa时,随着Si含量增加,缩松组织消失,虽然细小和分散的α-Al15(Fe Mn)3(Si Cu)2相和Al2Cu相数量增多,但Al6(Fe Mn Cu)相消失,有利于晶界强化和阻止裂纹的扩展,使得合金的抗拉强度和屈服强度增加;虽然富铁相数量的增加使得合金伸长率降低,但挤压铸造工艺减缓了伸长率降低的趋势。当挤压压力为75 MPa和Si含量为1.1%(质量分数)时,合金的综合力学性能最好,其抗拉强度为232 MPa,屈服强度为118 MPa,伸长率为12.4%。     

ZL114A合金卫星接收器面罩铸件的研制

采用树脂砂重力浇注工艺铸造了ZL114A合金卫星接收器面罩。基于ProCAST软件,根据该铸件的结构特点,设计了铸造工艺,对其充型流场、凝固温度场与固相场进行了模拟分析和优化,实现了ZL114A接收器面罩铸件的平稳充型,形成了自下而上、自外向内的凝固顺序。通过添加0.14%的Sr实现了共晶Si相与初生α-Al相的细化变质,沿晶界分布的共晶Si形貌呈球状与多边形状,Si相颗粒平均尺寸约为4μm。经T6热处理后,接收器面罩铸件本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为333 MPa、273MPa与6.2%,满足技术要求。     

差压铸造工艺参数对汽车高强镁合金性能的影响

对差压铸造的汽车用高强镁合金Mg-8.5Al-0.8Zn-0.8Ce-0.5Zr的力学性能和耐腐蚀性能进行了测试和分析。结果表明:随浇注温度、充型压力和充型速度的增加,抗拉强度和屈服强度先增大后减小,断后伸长率先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,耐腐蚀性能先提升后下降。高强镁合金Mg-8.5Al-0.8Zn-0.8Ce-0.5Zr的差压铸造工艺参数优选为:690℃浇注温度、30 kPa充型压力、60 mm/s充型速度。在此工艺下,试样的抗拉强度、屈服强度分别为334、248MPa,断后伸长率为8.1%,腐蚀电位为-0.834 V。     

ECAP对Mg-1Si合金组织和性能的影响

研究Mg-1Si铸造镁合金在挤压温度为623 K和挤压路径为BC条件下,等通道转角挤压(ECAP)不同道次变形对其组织及室温力学性能的影响。结果表明,随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg2Si相均得到细化且趋于均匀分布;铸态试样屈服强度为55 N/mm2,抗拉强度为93 N/mm2,伸长率为6%;1道次挤压试样的屈服强度提高67%,抗拉强度提高86%,伸长率提高95%;2道次挤压试样的抗拉强度和屈服强度与1道次相比有所降低,但伸长率进一步提高;3、4道次后试样的组织和性能相差不大;随着挤压道次增加,合金的伸长率逐渐提高,塑性提高。     

B12G32A铝基轴承合金挡油环部件凝固成形工艺研究

以B12G32A内挡油环与外挡油环为研究对象,设计了一种低压浇注凝固成形工艺,在平缓充型速度下实现了铸件自上而下与自外向内的顺序凝固。对其显微组织与力学性能进行分析测试,本体试样进行摩擦-磨损试验。结果显示:Al-Sn共晶体受界面张力作用,以网状包络形貌将初生α-Al基体焊合在一起,经140℃时效保温2.5 h后,本体试样平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为134.0 MPa、115.3 MPa与15.3%。摩擦-磨损过程中低熔点Sn相不断被挤压成片状,粘着转移均匀覆盖在摩擦副表面,起到了良好的自润滑效果。     

热处理对挤压铸造AZ81镁合金组织和性能的影响

采用X射线衍射、金相分析、拉伸试验、SEM分析等方法测试和分析了挤压铸造AZ81合金在铸态、固溶态和固溶+时效态下的显微组织及力学性能.结果表明,固溶处理可使挤压铸造AZ81镁合金中因非平衡凝固所产生的β-Mg17Al12共晶相溶解;合金的断口由众多深浅不一的韧窝组成,塑性断裂区明显增加,塑性大幅改善;合金抗拉强度和伸长率有大幅提升,分别达到253.81 MPa和10.24%,硬度和屈服强度则有所下降.固溶+时效处理后,β-Mg17Al12相主要以连续析出方式在晶界及基体上析出,合金抗拉强度进一步提高至262.49 MPa,硬度和屈服强度也显著提高,伸长率则有所下降;合金断口韧窝减少并出现大的解理平面,表现出脆性断裂的特征.     

ZL205A铝合金乘用车转向节凝固工艺设计优化分析

近年来,随着轨道交通行业一体化轻量设计的推广,铝合金已成为首选材料。本文针对ZL205A铝合金转向节铸件设计了两种不同的凝固工艺,借助FEM数值仿真完成了不同成型工艺下充型流动场与凝固固相场的对比分析。结果表明:与自由充型相比,采用低压成型工艺合金熔体充型平稳,实现了自上而下与自内向外的顺序凝固,工艺出品率由54%增至68%;经T6热处理后铸件本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别达到了521MPa、455 MPa、8.1%、146 HBS。     

熔模铸造薄壁复杂锥形壳体的重力充型工艺

某薄壁复杂锥形壳体铸件选用ZL205A合金,结合其凝固特性与壳体铸件结构成形性分析,采用熔模铸造,底注式重力充型。借助FEM有限元仿真计算,分析了凝固充型场、温度场与固相析出分布场。结果表明,底注式重力充型工艺,锥形壳体铸件总充型时间为21s,完全凝固冷却与固相析出时间分别为374s与424s,同时实现了锥形壳体铸件自下而上的顺序凝固;铸态与T5热处理态的平均晶粒尺寸分别为112μm与94μm,中间肋板区域本体试样T5热处理态的平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HBS)分别为453 MPa、400 MPa、8.9%与114,满足了设计技术指标。     

工艺参数对半固态挤压铸造A356合金组织与性能的影响

在2000kN立式液压机上,将半固态A356铝合金挤压铸造成形。研究了不同的浇注温度与比压对铸件组织与力学性能的影响。结果表明,随着比压增大,铸件组织更为细小、致密、圆整,抗拉强度、屈服强度、伸长率也有较大幅度提高,但比压达到一定程度后,增加比压对铸件的组织及性能影响不明显。浇注温度过低、固相率过高导致充型困难,各部位容易出现凝固裂纹;浇注温度高时液相率过高,铸件为枝晶组织,两种情况下均不能得到力学性能较好的铸件。在582℃、48.7MPa挤压条件下能获得较好的组织与力学性能,抗拉强度、伸长率分别达到288MPa、14.6%。     

汽车用Ti-6Al-4V-1Ni-0.5Cr钛合金管材的挤压工艺优化

进行了不同挤压温度和挤压比下汽车用Ti-6Al-4V-1Ni-0.5Cr合金管材的挤压成形,并进行了力学性能和耐磨损性能的测试、比较和分析。结果表明:钛合金管材试样的抗拉强度和屈服强度随挤压温度和挤压比的增加而先增大后减小,断后伸长率和磨损体积先减小后增大。与850℃挤压的结果相比,925℃挤压的试样抗拉强度和屈服强度分别增大了39、38 MPa,断后伸长率和磨损体积分别减小了1.7%、39.29%;与挤压比10的结果相比,挤压比16的试样抗拉强度和屈服强度分别增大了37、34 MPa,断后伸长率和磨损体积分别减小了3.7%、37.04%。Ti-6Al-4V-1Ni-0.5Cr钛合金管材试样的挤压工艺参数优选为挤压温度925℃和挤压比16。     

ZL205A副车架结构设计与成形工艺仿真优化

对ZL205A铝合金副车架结构与工艺设计进行分析,借助FDM与FEM模拟完成了凝固过程充型场、温度场与应力应变场的仿真计算分析。通过工艺预留孔位置、尺寸结构优化与T5热处理工艺参数优化,确定了副车架铸件的自由充型工艺方案。结果表明,副车架铸件实现了平稳充型与自内向外的顺序凝固,凝固热应力峰值为47.17 MPa,经T5热处理后本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为510 MPa、402 MPa与6.8%,满足了技术指标要求。     

挤压铸造压力对Mg-Al-Ca镁合金组织及力学性能的影响

利用金相显微镜、显微硬度计及拉伸试验机对不同压力挤压铸造Mg-Al-Ca合金的组织和性能进行了研究。结果表明,提高压力降低了挤压铸造合金中第二相的比例及其孔隙率。在30 MPa以下,随着压力的提高,合金的伸长率、抗拉强度、显微硬度和屈服强度均逐渐提高,在高压下挤压铸造合金的韧性较佳。     

SLM成形和热处理对AlSi10Mg合金组织与性能的影响

与重力铸造AlSi10Mg合金相比,激光选区熔化成形过程中产生细小的晶粒,在α-Al基体中的粗大块状或针状Si相变为网格状且均匀分布。由于激光选区熔化成形过程中冷却速度较快,形成了过饱和固溶体,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为483MPa、314MPa和6.43%。经T6处理后,均匀网络状的Si相发生溶解、断裂,并且聚集长大为圆整钝化的不规则形状,以及成细小弥散分布的Si相,合金的抗拉强度和屈服强度降低至208MPa、167MPa,伸长率提高至10.37%。     

挤压铸造压力对Mg-4Zn-1.2Y合金组织及力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、密度测试等研究了不同挤压铸造压力对Mg-4Zn-1.2Y合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:随着挤压压力的增加,Mg-4Zn-1.2Y合金的平均晶粒尺寸和第二相体积分数逐渐减小,挤压压力从0增加到150 MPa时,合金晶粒细化明显,挤压压力超过150 MPa后,合金晶粒细化趋势变缓。随着挤压压力的增加,Mg-4Zn-1.2Y合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率及密度均逐渐增加。与挤压压力为0 MPa的合金相比,挤压压力150 MPa的合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了24.4%、23.3%和72.7%,力学性能显著提高,挤压压力超过150 MPa后,合金力学性能提高幅度变缓。     

镁合金真空低压消失模铸造的技术特征与实践

详细介绍了镁合金在真空低压消失模铸造下的技术特征.试验研究表明真空低压消失模铸造的流动性受充型气体的流量与压力、浇注温度、涂层厚度、泡沫密度、真空度等多方面的因素影响;在低充型速度和低真空度的条件下,液态镁合金在真空低压消失模铸造过程中的充型形貌均呈现以内浇道为中心的拱形层状推进流动,如充型速度加快,金属液流动前沿拱形形貌更加突出,而真空度增加会出现明显的"附壁效应";与重力消失模铸造比较,真空低压消失模铸造镁合金铸件凝固更呈现"同时凝固"特征;由于快速充型、压力下凝固,镁合金真空低压消失模铸造零件的铸态抗拉强度(σb=180.8MPa)、屈服强度(σ0.2=113.2 MPa)、伸长率(δ=4.4%),高于重力消失模铸造、树脂砂真空型铸造的铸态性能,达到了金属型铸造的铸态性能,经热处理达到了压力铸造镁合金的性能范围.浇注实践表明,真空低压消失模铸造对液态镁合金,具有良好的抗氧化保护能力、优良的浇注充型性能和力学性能,可铸造出高精度的、薄壁复杂的镁合金消失模铸件.     

镁合金真空低压消失模铸造的技术特征与实践

介绍了镁合金在真空低压消失模铸造下的技术特征。研究表明：真空低压消失模铸造的流动性受充型气体的流量与压力、浇注温度、涂层厚度、泡沫密度、真空度等多方面的因素影响；在低充型速度和低真空度的条件下，液态镁合金在真空低压消失模铸造过程中的充型形貌均呈现以内浇道为中心的拱形层状推进流动，如充型速度加快金属液流动前沿拱形形貌更加突出。而真空度增加会出现明显的“附壁效应”；与重力消失模铸造比较，真空低压消失模铸造镁合金铸件凝固更呈现“同时凝固”特征；由于快速充型、压力下凝固，镁合金真空低压消失模铸造零件的铸态抗拉强度（σh=180．8MPa）、屈服强度（σ0.2=113．2MPa）、伸长率（δ=4．4％），高于重力消失模铸造、树脂砂空型铸造的铸态性能，达到了金属型铸造的铸态性能，经热处理达到了压铸镁合金的性能范围。浇注实践表明，真空低压消失模铸造对液态镁合金，具有良好的抗氧化保护能力、优良的浇注充型性能和力学性能，可铸造出高精度的、薄壁复杂的镁合金消失模铸件，是一种极有潜力和优势的镁（铝）合金精密铸造技术。     

Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金组织性能的影响

采用拉伸和硬度测试、扫描电镜和X射线衍射仪等手段,研究了不同Fe含量对挤压铸造Al-3.5Mg-0.8Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Fe能改善合金的力学性能,合金中只存在Al₆(FeMn)相。合金的抗拉强度和屈服强度随着Fe含量的增加而增大,伸长率随着Fe含量的增加而降低,原因是随着Fe含量增加,硬脆的Al₆(FeMn)相增多。在挤压压力为75MPa和Fe含量为0.5%时,合金的综合力学性能最佳,其抗拉强度为252MPa,屈服强度为128MPa,伸长率为28%。