高强度ZL205A铝合金飞机挂架铸造工艺

根据某飞机挂架在结构特点和使用要求,结合高强度铝合金ZL250A的工艺特性,分析和讨论ZL205A合金飞机挂架的砂型铸和工艺。结果表明：立式浇注位置设计,可保证挂架整体性能、成分均匀合理：帖面冷铁式半金属型激冷,配以合理冒口补缩,保证铸位组织致密,性能优良; 直浇道、横浇道和内浇道截面比为1：3：5,并配合带缓冲结构的合理缝隙,可保证型腔内液面上升平稳,减少铸件内部二次氧化夹杂和混入性气体;砂芯整体设计,可保证挂架尺寸的稳定。     

钛合金精密铸造陶瓷型壳性能的研究

获得高质量精密铸造钛合金铸件的关键是制备出高质量的陶瓷型壳 .本文对Y/Y、ZY/ZY和TJ/ZC等三种面层材料的性能进行了研究 ,主要包括TG/DTA测试、型壳强度测试以及热膨胀性能测试 .实验表明 ,TJ/ZC材料是钛合金精密铸造理想的面层材料 .     

ZL205A铝合金铸件偏析缺陷的断口形貌和化学成分

以实际生产过程中铝铜系ZL205A铸件的偏析缺陷为研究对象,研究了偏析缺陷对铸件本体力学性能和断口形貌的影响,同时研究了偏析面积与试样性能的关系.结果表明:偏析缺陷对试样抗拉强度和伸长率影响较大,对试样屈服强度影响较小,且偏析缺陷试样伸长率均值为3.7%,略低于I级指标4%要求,而抗拉强度和屈服强度均值分别为391.3MPa和343.5MPa,均高于I级指标360MPa和280MPa要求;无缺陷试样断裂为韧性断裂,偏析缺陷试样断裂为沿晶脆性断裂,偏析相呈网络状并连成片均布在晶界上,其主要成分为Al2Cu低熔点共晶相;试样抗拉强度σb值与其偏析面积能较好地满足线性关系.     

ZL205A合金高强优质铸件在大飞机上的应用

本文综述了高强ZL205A合金铸造特性、成分和性能特点,介绍了该合金优质铸件在飞机、导弹等武器上的应用,对大飞机设计时选用ZL205A合金优质铸件提出几点体会.     

Al-Cu-Mg-Ag合金与ZL205A合金性能与微观组织对比

采用半连续铸造法分别制备了Al-Cu-Mg-Ag合金与ZL205A合金。对两种铝合金的流动性能、室温及高温拉伸性能、拉伸断口形貌、晶间腐蚀性能和微观组织进行了对比分析。结果表明:浇铸温度为720℃和740℃时,Al-Cu-Mg-Ag合金的流动性能均优于ZL205A合金的。室温、150℃、200℃、250℃下,Al-Cu-Mg-Ag合金的强度均高于ZL205A合金的,且随着温度的升高,其强度降低的幅度要明显低于ZL205A合金的,两种材料的室温伸长率基本相当。Al-Cu-Mg-Ag合金的晶间腐蚀深度在182～246 μm之间,优于ZL205A合金的274～337 μm。Al-Cu-Mg-Ag合金无析出带的宽度要窄于ZL205A合金的。     

ZL205A铝合金动态力学性能及其本构模型

目的 研究ZL205A铝合金在不同温度和不同应变速率下的流动应力行为,为材料数值模拟提供参数依据。方法 利用高低温电子万能材料实验机和霍普金森压杆设备,在不同变形温度(20~400 ℃)和应变速率(10⁻⁴~2 200 s⁻¹)下进行准静态拉伸实验、高温拉伸实验以及高应变率动态压缩实验。对实验所得真应力-应变曲线进行力学性能分析,考虑到霍普金森实验下的材料绝热温升,构建了ZL205A铝合金的Johnson-Cook本构模型,并将该模型与实验数据进行比对验证。结果 在室温低应变率(20 ℃、10⁻⁴~10⁻¹ s⁻¹)条件下,随应变率的增大,材料的流动应力变化不明显;当材料屈服后,随着应变的增大,材料流动应力增大的趋势变大,应变硬化作用占主导。在室温高应变率(20 ℃、500~2 200 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力与室温低应变率时的数据变化不大,考虑到高应变率下的实验时间短、变形大,材料变形产生的热量来不及散出,受温度升高的影响,材料在高应变率范围内的应变率强化效应不明显。在高温低应变率(100~400 ℃/0.001 s⁻¹)条件下,材料的屈服强度和流动应力随温度的升高而迅速降低,表现出较高的温度敏感性,当温度高于200 ℃时,材料产生拉应力回调现象。结论 根据材料真应力-应变曲线,获得了材料的Johnson-Cook本构参数,该模型能较准确地预测材料在不同状态下的流动应力行为。     

铸造铝合金半连续铸棒组织与性能均匀性研究

目的 研究ZL114A合金和ZL205A合金半连续铸棒不同部位的力学性能与微观组织,分析铝合金半连续铸棒的均匀性。方法 分别对半连续铸棒的中心位置、R/2位置、边缘R位置进行取样,对比分析各部位的力学性能及微观组织。结果 ZL114A合金的抗拉强度为338~355 MPa,断后伸长率为9%~11.5%;ZL205A合金的抗拉强度为465~485 MPa,断后伸长率为12%~15%。与铸棒中心位置相比,铸棒边缘R位置的晶粒尺寸更小,性能也更优异,但ZL114A合金铸棒的边缘R位置存在夹渣缺陷,导致其力学性能低于铸棒中心位置的力学性能。结论 采用半连续铸造工艺制备的ZL114A合金和ZL205A合金均具有细小、均匀的微观组织,且组织越细小的部位,力学性能越高,存在凝固缺陷的部位,力学性能较低。     

薄壁陶瓷型铸造工艺的研究与应用

薄壁陶瓷型铸造工艺是将陶瓷型厚度控毛制在2～3mm,并采用金属国外衬套,辅以喷雾冷却等措施.大大提高了铸件凝固时的冷却速度.有效地减少脱碳层,同时细化晶粒,提高了铸件的使用寿食.由于陶瓷型厚度的减薄.大大减少了铸型的脱液收缩及由此而引起的铸型变形和型裂.提高了铸件的精度.应用此工艺成功地试制了汽车万向节热锻模及自行车曲柄辊锻模,工艺简单,成本低,创作周期短.模具使用寿命长.     

稀土Sc、La对ZL205A合金铸态组织和时效行为的影响

目的 研究分别添加质量分数为0.1%的微量稀土Sc和稀土La元素对ZL205A合金显微组织和时效析出行为的影响。方法 通过金属型重力铸造法,向ZL205A合金中分别加入质量分数为0.1%的稀土Sc和质量分数为0.1%的稀土La元素,制备得到不添加稀土、添加稀土Sc和添加稀土La的ZL205A合金。通过对比分析显微组织,得出不同稀土元素对ZL205A合金显微组织的影响。对3组合金进行T5热处理,分析不同稀土元素对ZL205A合金热处理后组织的影响。将3组合金在155 ℃温度下进行1~20 h的时效,对比分析不同稀土元素对ZL205A合金时效硬化过程的影响。结果 添加质量分数为0.1%的稀土Sc使ZL205A合金中出现了难溶的AlCuSc相,添加质量分数为0.1%的稀土La使ZL205A合金中Al2Cu相数量增多。稀土Sc的添加未改变ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间(8 h),但峰值时效硬度由154HV降低至141HV;稀土La的加入使ZL205A合金达到峰值时效硬度的时间由8 h延迟至14 h,但峰值时效硬度由154HV提高至161HV。结论 添加质量分数为0.1%稀土La的ZL205A合金比添加质量分数为0.1%稀土Sc的ZL205A合金具有更好的强化效果。     

显微共晶偏析对ZL205A合金力学性能的影响

对ZL205A合金中显微共晶偏析按轻重程度进行了分级,研究了各级偏析对试样室温力学性能的影响,并对试样断口进行了分析.结果表明:ZL205A合金Ⅰ级偏析对该合金试样室温力学性能无明显影响,满足一般力学性能(切取)设计使用要求;与Ⅰ级偏析相比,Ⅱ级偏析对合金试样室温力学性能有影响,其合金σb,σ0.2和δ5值分别下降了1%,3%和52%,主要表现为对延伸率影响程度较大.     

Sc元素对ZL205A合金组织和力学性能的影响EI北大核心CSCD

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段,研究Sc含量对砂型铸造ZL205A合金的组织和力学性能的影响规律。结果表明,Sc含量低于0.12%(质量分数,下同),未发现晶粒细化效果;Sc含量为0.06%,热处理态的合金晶界出现残留颗粒状W(AlCuSc)相,随Sc含量增加,W相由颗粒状转变为连续条带状;ZL205A合金热处理后弥散析出少量Al 3(Zr x,Ti 1-x)相,添加Sc后弥散相转变为Al 3(Zr x,Ti y,Sc 1-x-y)相,弥散相的数量随Sc含量的增加而增加;由于弥散相数量的增加,Sc含量为0.06%时,合金的时效响应速率和硬度峰值均略有增加,合金的屈服强度提高了4%;Sc含量为0.12%时,晶界残留相增加,Cu在α(Al)中的浓度降低,θ′相密度明显降低,合金的时效响应速率、硬度峰值以及力学性能各项指标均大幅下降;ZL205A合金中添加0.06%的Sc,即可明显地抑制θ′相的长大。     

原位合成TiB_2/ZL205A复合材料的组织及流动性

采用原位合成法制备了TiB_2/ZL205A复合材料,对所合成复合材料的物相、TiB_2颗粒形貌及分布、流动性进行了研究。结果表明:TiB_2/ZL205A复合材料主要由α-Al、Al_2Cu和TiB_2组成,TiB_2颗粒呈多边形或卵圆形,平均颗粒尺寸500nm左右,大部分沿晶界分布,少量分布在晶粒内部。TiB_2/ZL205A复合材料的流动性与浇铸温度及TiB_2质量分数的关系均可用指数阻尼模型进行描述。当浇铸温度由710℃提高到750℃时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性提高了30.4%;当浇铸温度在750℃以上时,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性随浇铸温度的提高而提高的速率降低。与基体合金相比,在730℃浇铸时,3wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了21.8%,7wt%TiB_2/ZL205A复合材料的流动性降低了36.4%。     

Optimizing microstructure,shrinkage defects and mechanical performance of ZL205A alloys via coupling travelling magnetic fields with unidirectional solidification

ZL205A alloys tend to form disordered and defective microstructure due to the large solidification intervals and multi-phase.Accordingly,finding ways to effectively optimize the microstructure and mechanical performance is of great significance.In this regard,the coupling of travelling magnetic fields (TMF) with unidirectional solidification was used to continuously regulate the mushy zones of ZL205A alloys.Additionally,experiments are combined with simulations to systematically reveal the mechanisms on the optimizations at each stage of solidification process.Current findings demonstrate that different directional strong melt flows generated by TMF are responsible for these optimizations.Additionally,the effects of TMF on microstructure are different at each stage of solidification process.Specifically,downward TMF coupled with unidirectional solidification can refine and uniform the microstructure,decrease the formation of precipitation,promote the growth consistency of matrix phase α-Al growing along the <001 > crystal orientation,reduce the secondary dendrites and overlaps between dendrites,eliminate the shrinkage defects,and increase the ultimate tensile strength,yield strength,elongation and hardness from 198.3 MPa,102.2 MPa,7.5 ％ and 82.3 kg mm-2 without TMF to 225.5 MPa,116.1 MPa,13.6 ％ and 105.2 kg mm-2.Contrastively,although upward TMF can reduce Al3Ti and refine α-Al,it increases the formation of Al6Mn,Al2Cu,secondary dendrites,overlaps between dendrites,and shrinkage defects;then it deflects and disorders the growth of α-Al,further to decrease the overall performance of alloys.     

热处理对ZL205A铝合金焊接接头组织与性能的影响

目的 改善25 mm厚ZL205A铝合金TIG堆焊接头的组织性能,提高接头的力学性能并明确接头的强化机制。方法 通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机及硬度计等手段,系统研究了T5热处理前后焊接接头显微组织的演变规律及力学性能特征。结果 在未经过T5热处理的焊接接头熔核区晶界处,存在大量呈网状分布的白色物质,经过T5热处理后晶界处的白色物质基本消失。热处理后熔核区晶粒间区分明显,晶界清晰可见,晶粒尺寸为25 μm左右。晶界处的白色物质主要是Cu原子偏聚后生成的Al2Cu化合物;热处理后,晶界处的Cu原子经过扩散溶解进入铝基体中,达到固溶强化和第二相强化的效果,使接头拉伸强度从196.8 MPa升高为431 MPa,接头显微硬度从80HV升高为150HV。热处理前后,接头断口处Al2Cu化合物含量变化显著,在未经过热处理的焊接接头断口处,Al2Cu化合物分布较多;而在经过热处理的接头断口处,Al2Cu化合物仅零星出现。最终,接头的断裂类型呈现脆性和韧性混合的断裂方式。结论 经过T5热处理后,ZL205A铝合金TIG堆焊接头组织特征得到改善,力学性能得到明显提升,拉伸性能提升了约119%,硬度提升了约87.5%。