铝合金铸件缝隙式浇注系统设计

通过正交试验,采用计算机数值模拟和实际浇注,研究了缝隙式浇注系统中立筒直径、缝隙内浇道的宽度和厚度等因素对铝合金铸件充型和凝固过程的影响。结果表明,缝隙内浇道的厚度为壁厚的1倍,缝隙内浇道的宽度为35 mm,立筒直径为3~4倍缝隙内浇道的厚度时,可以保证充型过程的平稳,获得质量较好的铸件。     

基于DEFORM–3D的7A85大规格铸锭镦粗拔长工艺优化研究

目的 为满足结构舱段用高强高韧铝合金宽幅薄壁高筋整体成形壁板挤压制备需求,在保证组织与性能均匀性的同时,进一步提高铸锭利用率。方法 采用万能力学性能试验机测试力学性能,结合金相显微镜与扫描电镜完成组织与断口形貌观察。结果 7A85半连续铸锭在300 ℃砧板模具温度下拔长与4.0长径比镦粗时,铸锭整体应力分布最为均衡。晶界处残存的耐热高温相由连续线状转变为分散点状与折线状,铸锭显微组织和性能一致性较高,利于后续挤压制备。结论 利用DEFORM–3D数值模拟软件,可对7A85大规格半连续铸锭拔长与镦粗过程的流变应力与等效应变分布进行有效预测,结合铸锭不同区域的受力分析与整体全速度矢量分布,可以准确判断工艺的合理性和可行性。砧板模具温度与铸锭长径比,对7A85半连续铸锭400 ℃拔长镦粗过程流变应力分布影响明显,可有效改善晶界处残存耐热高温相的分布形态,提高材料的组织均匀性与力学性能。     

低温球磨制备超高强度块体纳米晶纯铝

采用低温球磨、热等静压和挤压等工艺制备块体纳米晶纯铝。分别采用透射电镜(TEM)和差热分析(DSC)对块体纳米晶纯铝的微观组织和热稳定性进行研究,并对所制备的块体纳米晶纯铝的化学成分、密度、硬度和拉伸性能进行测定,借助扫描电镜(SEM)对块体纳米晶纯铝的拉伸断口进行观察。同时,分别依据Hall-Petch公式、Orowan机制和Taylor公式定量估算细晶强化、弥散强化和位错强化对块体纳米晶纯铝屈服强度的独立贡献。结果表明:所制备的块体纳米晶纯铝的平均晶粒尺寸约为300 nm,密度为2.692 g/cm3,显微硬度为109.15HV;块体纳米晶纯铝的屈服强度和抗拉强度分别达270 MPa和379 MPa,伸长率为3.2%;块体纳米晶纯铝的高强度主要可归因于细晶强化和弥散强化。     

3D打印技术在航空制造领域的应用进展

3D打印技术作为近年来增材制造领域的研究热点,由于具有成形速度快、材料利用率高、生产周期短与数字化程度高等特点,而在航空航天制造领域得到了广泛研究和应用.本文阐述了3D打印技术的主要技术手段与国内外研发机构,并叙述了3D打印技术近几年在航空制造领域的研究和应用现状,对3D打印技术未来的发展趋势进行了探讨和分析.     

Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti轴承合金微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜与WDW-100KN万能拉伸试验机研究Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti轴承合金的微观组织与力学性能,结合盘-销式摩擦磨损试验机考察合金不同组织状态的润滑性能。结果表明:Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti合金凝固收缩率为1.13%,铸态抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为191,147MPa,15.6%与34.6HBS,随着低温时效与退火热处理过程的进行,抗拉强度略有上升,屈服强度保持不变,伸长率与布氏硬度均呈现出先上升后下降的变化趋势;沿晶界分布的共晶Sn相形貌受界面张力作用逐步由板片状与骨骼状转变为层片状与短棒状,部分吸热脱溶析出在晶界处形成空腔结构,初生α-Al基体平均晶粒尺寸为182μm。与铸态和340℃退火6h相比,经175℃时效10h后,摩擦因数降低了28.6%与78.6%,体积磨损量减少了157.1%与471.4%,断口形貌以沿晶断裂与韧窝断裂为主。     

ZL114A合金冷态焊接微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜、维氏硬度仪与WDW-100KN万能拉伸试验机研究ZL114A合金冷态焊接后的微观组织与力学性能,结合SYSWELD有限元仿真计算冷态焊接过程中的温度场分布。结果表明:ZL114A板片试样在20V,24A冷态焊接参数下,最大熔池直径为6mm,焊接峰值温度约为512℃;常规T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度分别为334,276MPa,7.4%与68HV,经ZL114A冷态焊接处理后分别为156,108MPa,12.8%与60HV,强度分别降低53.3%与60.9%,伸长率提高72.9%,选用ZL205A冷态焊接与本体加工4mm圆孔性能基本相当,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率约为232,218MPa与3.8%;T6态下沿晶界分布的初生与二元共晶Si相形貌主要呈球状,断裂机制以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂,经冷态焊接处理后的材料组织状态由T6态转变为固溶空冷态,ZL114A冷态焊接后沿晶界分布的Si相受焊接高温作用团聚在一起,Mg与Si元素叠加分布在晶界区域,Cu,V,Mn等元素在焊接加热过程中固溶进入初生α-Al基体内部,之后沿晶界析出部分Al2Cu强化相。     

真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响研究

通过选用不同厚度与状态的焊接副与焊丝,完成了Al-Sr中间合金硅相变质ZL114A合金的氩弧焊堆焊处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明：焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10_-6降至0.26×10_-6,24mm与12mm壁厚焊缝区域气泡数量各降低71.4%与60%,气泡直径由2.3mm与1.8mm降至1.4mm与1.2mm,面密度各降低77.7%与81.8%。沿晶界均匀分布的初生与共晶Si相经Sr元素变质处理,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106μm降至12μm,12mm壁厚焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364MPa、332MPa、9.8%与14.2%。焊缝区域T6态微观组织主要由初生α-Al、初生与共晶Si相及Mg₂Si时效相组成,断口表面晶界处硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg₂Si时效相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

ZL101铝合金底座铸件裂纹形成机理分析

针对ZL101底座铸件研制过程中出现的宏观裂纹缺陷,借助光谱分析、OM、SEM、EDS对裂纹部位进行了化学成分、力学性能与断口形貌分析。宏观裂纹区域化学成分符合HB962-2001标准;铸态与T5热处理态抗拉强度均大于150MPa,伸长率不低于4%;断口呈现为典型的沿晶断裂形貌,裂纹起始于晶界处的初生与共晶Si相,并沿晶界快速延伸扩展,T5热处理后Si粒子逐渐趋于球状化。静力载荷FEM数值仿真结果表明,ZL101底座铸件中心通孔加强筋由10mm减至5mm后,峰值静载应力由206.9MPa降为91.6MPa;最大动态位移由1.39mm降至0.61mm,宏观裂纹数量减少,铸件生产合格率得到提高。     

熔模精密铸造技术在航空工业的应用及发展

概述了熔模精密铸造技术的工艺特点及基本制作流程,对近年来熔模铸造技术在国内外航空工业上的应用情况做了说明。按照不同合金的熔炼及成形特点,介绍了铝合金精密铸造技术、镁合金精密铸造技术、钛合金精密铸造技术与高温合金精密铸造技术在航空武器装备上的应用及典型构件的制备。说明了各合金精密铸造技术的新型特种铸造方法、特种型芯技术、计算机工艺辅助与数值仿真以及特种成形设备与工艺等关键技术的最新研究进展情况,并阐述了航空工业精密铸造技术未来的研究热点与发展方向。     

基于ProCAST的ZL114A尾段壳体凝固成形数值模拟与工艺优化

目的 针对ZL114A尾段壳体研制需求,利用低压充型液态成形工艺与数值仿真计算,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,通过改进工艺来减少疏松缺陷,进而提高生产合格率。方法 基于Pro CAST软件对ZL114A尾段壳体低压充型凝固过程进行仿真计算,分析充型凝固过程中的流动场与温度场分布、充型时间、流动长度与凝固时间,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,结合枝晶相干点双电偶热分析法测试结果,对低压充型工艺进行设计优化。结果 由尾段壳体凝固疏松缺陷的仿真计算结果与枝晶相干点温度测试结果可知,低压充型增压速度得到提高,保压时间有所延长,对安装凸台冷铁材质与厚度进行设计优化后,疏松缺陷得到显著改善。结论 通过数值仿真计算指导了铸造工艺设计,制备得到了满足技术指标要求的ZL114A尾段壳体。