ZL205A高强铸造铝合金的性能及应用

ZL205A高强铸造铝合金具有强度高、韧性好、加工性好、电镀性好、耐腐蚀等综合性能,适合生产受力结构件,并且在航空、航天领域以铸代锻和以铝代钢获得广泛应用.综述了ZL205A高强铸造铝合金的物理性能、力学性能(低温、常温、高温)、抗应力腐蚀性能及应用现状,该合金的优异性能在大型受力结构件及重要军工产品上必将有更大的应用潜力.     

SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料的制备与性能研究

本实验通过挤压浸渗工艺成功制备了SiC泡沫陶瓷增强ZL205A铝合金复合材料,并研究了不同孔隙率的泡沫陶瓷增强相对复合材料性能的影响。通过微观结构分析,制备的复合材料两相间结合紧密,没有裂纹及其他缺陷产生。多孔陶瓷作为增强相可以有效地细化ZL205A合金的晶粒,多孔陶瓷孔隙率的降低,孔结构越小,合金晶粒越细小。对制备的复合材料进行力学性能测试,复合材料的硬度和抗弯强度最高能够达到127.6HV和415MPa。对制备的复合材料进行摩擦磨损测试,结果表明,连续陶瓷相的存在将铝基体严重的粘着磨损和剥落磨损转变为较轻的磨粒磨损,极大提升了复合材料的摩擦磨损性能,为其用于耐磨领域提供了理论依据。     

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。     

不同含氢量ZL205A 合金在线致密性检测技术研究

本文采用减压凝固试样密度法在线检测ZL205A合金的致密性,对不同含氢量条件下合金致密性的分析,以及与常压砂型试样针孔度的对比分析,结果表明,对于ZL205A这种结晶温度范围较宽,凝固速度较快的合金,使用减压凝固试样密度法检测合金液的含氢量,可实现在线定量检测,结果可靠,操作方便。测试了不同含氢量条件下金属型试棒的力学性能,进一步验证减压凝固试样密度法的可靠性及准确性。     

ZL205A铝合金铸件偏析缺陷分析和等级研究

以生产过程中ZL205A铸件的偏析缺陷为研究对象,采用SEM、EDS、DSC分析手段,研究了偏析对铸件力学性能、断口形貌、组织成分和熔化温度的影响.结果表明,随着偏析缺陷级别的提高,试样抗拉强度呈下降趋势,但其值高于I级指标;试样屈服强度变化较小;试样伸长率呈快速下降,多数低于4%;试样硬度(HV)均高于100.无缺陷试样断裂主要表现为韧性断裂,偏析试样断裂为沿晶脆性断裂.偏析试样基体以α(Al)固溶体为主,晶界上分布有未完全溶解残留物Al2Cu等低熔点共晶相,共晶相熔化温度为544 ℃,α(Al)固溶体熔化温度为625～640 ℃.根据试验分析结果制订出偏析等级底片.     

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.     

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铝合金铸件流线缺陷研究

以实际生产过程中ZL205A铸件的流线缺陷为研究对象,采用SEM、EDS、DSC分析手段,研究了流线缺陷对铸件力学性能、组织、成分和熔点的影响。结果表明,流线缺陷对试样力学性能有一定程度的影响,但绝大多数满足I级指标要求;流线缺陷试样断口形貌主要为细小的韧窝孔洞,表现出较好的塑性;流线缺陷合金基体以α-Al固溶体为主,并含有Ti、V、Mn、Cu等合金元素,以及片状灰白物质Al3Ti相;流线缺陷试样吸热峰初始温度、相变峰值温度和合金熔化结束温度均比无缺陷试样吸热峰值高13、5和6℃。     

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。     

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。     

温度梯度和冷却速率对ZL205A合金凝固组织及性能的影响

由于在不同温度梯度下ZL205A合金冷却速率对凝固组织的影响不同,采用不同壁厚的阶梯状结构的合金,在不同凝固条件下制备厚度不同的合金试样,探究了冷却速率及温度梯度对合金凝固组织及T5处理后合金抗拉伸强度及延伸率的影响,同时探索了合金的相变规律与组织和性能的关联效应。实验结果表明：由壁厚差引起的温度梯度对合金的微观组织及形貌会产生一定的影响,降低温度梯度的合金力学性能显著提升,T5处理后合金的抗拉伸强度达到506 MPa。     

Formation law and criterion of nebulous macroscopic segregation in ZL205A alloy castings

The appearance of macroscopic segregation in ZL205A alloy castings bears a super resemblance to the appearance of shrinkage porosity, and the chemical composition of the segregation is Al2Cu whose microstructure is in the form of dentrite or skeleton crystal. According to the characteristic of nebulous segregation, the formation process could be divided into two steps by the eutectic temperature of Al2Cu. Then a criterion for each of the two steps is brought forward on the basis of the shrinkage porosity criterion of low pressure casting.     

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%。     

ZL205A合金环段铸件的冶金质量改进

环段铸件是某型飞机上的重要铸件,采用ZL205A合金砂型重力铸造,冶金质量要求高,要通过严格的X光、荧光检测.文中针对生产过程中产生的铸造缺陷进行分析,对熔化工艺、铸件结构、浇注系统等进行了改进,使产品质量大大提高,保证了产品的交付.     

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。     

氧化时间对ZL205A铝合金微弧氧化膜层的影响

在硅酸钠体系溶液中,研究了不同氧化时间对ZL_20_5A铝合金表面微弧氧化层表面形貌、厚度、元素分布及相组成的影响。结果表明,随氧化时间的增加,氧化膜表面微孔数量减少、孔径增大,膜层厚度不断增大;膜层中的Al、Si元素略有变化,O、P元素变化并不明显;氧化膜主要由α-Al_2O_3和Mullite(Al_6Si_2O_(13))组成,随着氧化时间的增加,膜层中的α-Al_2O_3和Mullite相含量不断提高,Mullite相主要由阳极反应中生成的Si O_2及Al_2O_3共同作用而产生。     

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。     

微弧氧化电流密度对ZL205A铝合金氧化膜层性能的影响

采用微弧氧化技术,以ZL205A铝合金为基材,固定其它条件不变,只改变电流密度,制备多种氧化膜层,研究了电流密度对膜层的厚度、表面形貌、元素成分、相结构及耐磨性能的影响.结果表明:随电流密度的升高,膜层总厚度和致密层厚度均呈线性增长,同时膜层中的微孔直径增大,但数量减少;膜层的主要成分为Al-Si-O相,其含量随电流密度的增加而增加;氧化膜的磨损机制为磨粒磨损,电流密度对其摩擦因数的影响不大,但其耐磨性能随电流密度的增加而下降,这与外层疏松层的作用有关.     

ZL205A电弧熔丝增材制造堆积体的组织与性能

用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)进行ZL205A铝合金的堆积实验。通过金相、SEM、EDS及拉伸试验,考察堆积体的微观组织和力学性能等,并与金属型铸造试样进行对比。结果发现,堆积体厚度均匀,表面平整,堆积体中元素B和Cd的烧损率分别达到60%和50%。与金属型铸造铸态试样相比较,WAAM直接堆积态晶粒大小更均匀,晶粒尺寸更小,析出相在晶内和晶界上均匀分布。T6热处理后,θ相完全固溶到Al基体中,在晶界上均匀分布着复熔T相,堆积体T6的力学性能达到抗拉强度500Mpa,屈服强度450Mpa,延伸率10%,均高于金属型铸造试样的水平,且试样在横纵两个方向上力学性能一致。