ZL101/6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊接ZL101铸造铝合金和6061铝合金,转速为1000 r/min,研究不同焊接速度和压入量对铝合金接头组织和性能的影响。结果表明:当焊接速度为150 mm/min,压入量为6 mm时,铝合金接头的成型较美观;接头主要以α(Al)相为基体,在基体上分布着Al4Si第二相;铝合金接头的抗拉强度达到最大值,为92.53 MPa;焊接接头的硬度总体上呈“W”趋势,焊核区硬度高,热机械影响区的硬度略微下降,热影响区的硬度又有所回升。此工艺参数条件下铝合金接头的耐腐蚀性能最好,自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.6933 V和3.17×10^(-7) A/cm^(2)。

ZL101铸铝合金在不同振幅下的超声空蚀行为

利用超声振动空蚀装置研究了ZL101铸铝合金在60,70,80μm振幅下的超声空蚀行为。结果表明:ZL101铸铝合金主要由Al相及少量的Fe、Al_(0.5)Fe_(3)Si_(0.5)相组成,在空泡的反复冲击和溃灭作用下,晶粒内部较软的Al相率先发生空蚀破坏,进而损失晶粒边界,产生小空蚀坑;在不同振幅下,空蚀表面均产生明显的塑性变形和脆性断裂,同时具有明显的打孔和掏空行为;振幅的增大导致超声波强度和最大声压增大,进而导致空蚀环境中的压力波动变大,空泡溃灭增多,ZL101铸铝合金受到的空蚀破坏加剧,空蚀质量损失量增大,蚀坑深度增大。

ZL101A铝合金拉伸断口缩松缺陷产生原因

某批次ZL101A铝合金试样在进行拉伸试验后,其断口出现了缩松缺陷。采用宏观观察、X射线检测、金相检验、扫描电镜及能谱分析、力学性能测试等方法分析了缩松缺陷产生的原因,以及缺陷与材料力学性能的关系。结果表明:在铸造过程中,ZL101A铝合金局部得不到及时补缩,金属液在凝固过程中收缩不一致,导致材料产生缩松缺陷;缩松缺陷严重降低了ZL101A铝合金材料的力学性能,随着缩松缺陷面积的增大,材料的抗拉强度和断后伸长率均呈下降趋势。

Al-5.22Ti-1.65B的金相组织对ZL101A铸造铝合金的影响

分析了Al-5.22Ti-1.65B中间合金的金相组织对ZL101A铸造铝合金的影响,结果表明:在Al-5.22Ti-1.65B中间合金的金相组织中,Ti Al3相呈块状,分布于α-Al基体上,Ti B2颗粒为球状,处于Ti Al3相之间。经过Ti Al3相和Ti B2颗粒分布均匀的铝钛硼中间合金处理后,减少了树枝状α-Al相的形成,共晶硅的分散性更好,使ZL101A铸造铝合金的组织变得更均匀。

铸造针孔和钠变质对ZL101铸铝合金组织和性能的影响

采用宏观检查和金相检验的方法,研究了铸造针孔和钠变质对ZL101铸铝合金组织和性能的影响。试验结果表明,在浇铸ZL101铸铝合金时,提高冷却速度,增加凝固压力,降低浇铸温度,同时进行钠变质处理,有利于铸造针孔的减少和组织的细化及力学性能的提高。

ZL101A铸造铝合金机器人大臂断裂失效分析

采用宏观检测、化学成分分析、力学性能测试、金相检测及扫描电镜和能谱分析等手段,对ZL101A铸造铝合金机器人大臂在使用过程中发生断裂进行分析。结果表明:螺纹孔边缘存在较多疏松、孔洞和粗大枝晶组织以及β脆性相是导致机器人大臂断裂的主要原因,使用过程中的撞击促进了断裂的提前发生,并依据检测结果提出了改进措施。

机械振动对半固态ZL101铝合金组织的影响

研究了振动对半固态ZL101铝合金凝固组织的影响规律,在熔体温度为630~660℃时,将加或不加细化剂Al-5Ti-B的ZL101铝液浇入固定在振动台台面上的特制振动坩埚中,并冷却至半固态温度570~590℃,然后恒温保持不同时间。在整个过程中,用自制的振动控制仪进行不同频率的振动,该仪器可以控制振动时间、频率及振幅。对以上各种条件下的半固态组织进行观察发现,振动频率越接近共振频率,初生晶粒越细小、圆整;该机械振动装置可以制备出非枝晶半固态流变浆料,其α-Al晶粒平均直径在100μm以下,平均形状系数在0·3以上。

ZL101铝合金应力腐蚀特性研究

研究了初始应力对于ZL101铝合金应力腐蚀的影响。采用自制载荷传感器确定试样加载线上的载荷从而确定其应力强度因子。通过ZL101铝合金在腐蚀溶液中的应力腐蚀实验,测定了不同应力状态下的起裂时间,分析了初始应力与起裂时间的关系。结果表明:ZL101铝合金在拉伸状态下的腐蚀裂纹扩展比较剧烈,而压缩状态下的裂纹扩展比较缓慢平稳。压缩应力状态下的起裂时间比拉伸应力状态下的要长,拉伸状态下材料对于应力腐蚀更为敏感。

ZL101铝合金的拉伸断裂特征

使用扫描电子显微镜和光学显微镜对ZL101铝合金的显微组织、拉伸断口及断口剖面进行了观察分析,研究了其拉伸断裂特征。结果表明:ZL101铝合金的拉伸断口为准解理特征,可见第二相(硅共晶体和AlFeMnSi相)沿断口分布;裂纹在第二相粒子的尖锐和凹角处(即应力集中处)萌生,并沿第二相扩展,该过程会拉开(拉断)第二相粒子,并使横向粒子产生变形;韧窝特征是由脆性第二相被拉开后发生塑性变形产生;舌状花样是裂纹沿一定取向晶面扩展,并造成颗粒相变形产生;撕裂棱是裂纹扩展至两个以一定角度相交的第二相时,扩展方向发生较大改变产生。

低过热度浇注ZL101铝合金半固态组织研究

采用低过热度浇注技术制备半固态ZL101铝合金,研究了冷却强度、保温时间、浇注温度对铸造显微组织的影响。研究结果表明,在液相线附近,冷却强度大,晶粒细小;随着保温时间的延长,晶粒变大,形状变得圆整,结晶组织均匀;浇注温度越高,晶粒越粗大;铸锭中心部位组织比边缘部位组织粗大,且均匀,球化明显。低过热度浇注可以获得理想的ZL101铝合金半固态浆料。半固态坯料重熔加热温度为585℃,保温30min,α-Al相逐渐变成球状,此时,晶粒平均等级圆直径为42.6μm,晶粒平均圆度为2.13。

稀土变质剂Ce对ZL101铝合金组织及性能的影响研究

通过金相显微镜分析和显微硬度、冲击韧性测试,研究了稀土变质剂Ce对ZL101铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明：变质剂Ce对ZL101合金变质效果明显,树枝状的α-Al变成块状、粒状,针状的共晶硅变成短杆状和蠕点状共晶硅,且杆状共晶端部圆润;力学性能改善显著,显微硬度达到297.6HV,冲击韧性达到7.26 J/cm^2。

高强度ZL205A铝合金壳体铸件铸造工艺要点

壳体铸件是一种高强度复杂铝铜合金砂型铸件，要求强度高，重量轻，在加工和使用过程中尺寸及形状稳定性好。该件为HB963-1990中Ⅰ类铸件，铸件中不允许存在气孔、夹渣、疏松及裂纹等铸造缺陷，而且需经X射线检测，不允许有任何偏析缺陷。

用低过热度浇注技术制备半固态ZL101-Sc铝合金

利用低过热度浇注工艺制备了ZL101-Sc铝合金半固态浆料,研究了Sc对半固态合金初生α-Al形貌的影响。采用正交设计方法研究了半固态ZL101-Sc铝合金初生α-Al形貌的影响因素。结果表明,经Sc细化及低过热度浇注(620℃)获得的半固态ZL101初生球晶的最佳工艺条件为保温温度590℃,保温时间200 s,Sc加入量0.6%。此时其晶粒在铸态下的形状因子为0.95,等效圆直径为27.45μm,其中保温温度是晶粒形貌和尺寸的最主要影响因素,可信度达95%;其次是Sc的加入量和保温时间。

多轴载荷下ZL101铝合金的低周疲劳行为

研究不同等效应变幅下ZL101铝合金在多轴比例和非比例载荷下的低周疲劳行为,并用透射电镜观察合金的疲劳行为中的位错结构。结果表明:合金在两种加载方式下均表现为循环硬化;在非比例载荷下合金表现出附加强化,但程度不明显;合金的疲劳寿命随等效应变幅的增加而降低,合金在非比例加载下的疲劳寿命低于比例加载时的疲劳寿命。对位错结构的观察表明,随等效应变幅度的提高,合金的低周疲劳位错结构从交叉位错带转化为位错胞,合金在非比例加载下更易形成位错胞结构。

稀土Y在电磁搅拌条件下对半固态ZL101铝合金初生α相的影响

选用稀土Y作为ZL101铝合金的细化剂,同时结合自制变频控制的电磁搅拌设备对合金进行短时弱电磁搅拌,探讨了稀土细化半固态合金的机制和不同电磁搅拌频率,对半固态ZL101-Y铝合金凝固组织中不同区域的初生α相的影响及最佳的电磁搅拌频率参数.研究表明:液态ZL101-Y合金经620℃低过热度浇注,并在频率为30 Hz的条件下搅拌15 s,于590℃保温5 min后,其初生α相的形貌和尺寸达到最佳,其中心部晶粒平均等积圆直径为64.95μm,平均形状因子为0.80,而边缘晶粒的平均等积圆直径为58.97μm,平均形状因子达到0.83.在此条件下,半固态ZL101合金浆料的初生α相形貌及尺寸好且沿径向分布较均匀.

混合稀土变质对ZL101铝合金组织和性能的影响

运用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等设备,研究了镧铈混合稀土对ZL101铝合金组织和性能的影响,同时考察固溶、时效对变质及未变质合金微观组织和性能的影响。结果表明：稀土变质可有效地促进初生相的粒状化,针状共晶硅由在晶界聚集变得分散,并且尺寸也有所减小,但对合金力学性能的提高程度不明显。经过固溶、时效处理后,α（A l）和共晶硅的形态明显改善,α（A l）由树枝状、花瓣状变为粒状、等轴状,共晶硅则几乎全部变为球状且呈弥散分布,合金的力学强度性能提高幅度比铸态试样的大,增加幅度平均为90 N/mm2~110 N/mm2。

ZL101A和LF6异种铝合金的脉冲交流TIG焊工艺

ZL101A与LF6异种铝合金悬空对接焊时,往往存在熔合不良、成形差、气孔等问题,采用铝镁焊丝ER5356和脉冲交流TIG焊接方法对其进行焊接工艺研究。焊接前对母材进行化学清洗和时效处理,在适当的焊接参数下,采用背面氩气保护和背面开坡口的措施可以有效地解决背面成形差和气孔问题,获得良好的焊缝成形;焊缝和接头的拉伸强度分别达到了ZL101A母材的77%和71%,满足性能要求;焊缝区为细小的胞状枝晶,主要成分为铝,几乎不含有Si元素,且Mg元素少量富集于晶界。最后实现了优质的ZL101A与LF6异种铝合金筒体的焊接。

浇注温度对ZL210A铸造铝合金铸态力学性能和微观组织的影响

通过研究浇注温度对砂型铸态ZL210A合金力学性能、金相组织和断口形貌的影响。结果表明,浇注温度对ZL210A合金力学强度、硬度值和合金断口形貌影响不大,对合金延伸率略有影响,晶界上析出的共晶相随着浇注温度的提高而增多,合金铸态组织主要为α(Al)和θ(Al2Cu)相。

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。

ZL108铸造铝合金拉压疲劳寿命曲线模型的建立与应用

通过对ZL108铸造铝合金进行拉压疲劳试验,得到了不同应力幅下的疲劳寿命,依据三参数幂函数,得到了ZL108铸造铝合金的存活率-应力幅-寿命(P-S-N)曲线,利用疲劳试验中的疲劳寿命统计数据建立了结构疲劳失效极限状态函数,进行了疲劳可靠性分析并进行了试验验证。结果表明:ZL108铸造铝合金的疲劳寿命随应力幅的增大而减小,且在每一应力水平下,疲劳寿命具有较大的分散性;ZL108铸造铝合金的对数疲劳寿命服从正态分布;通过建立的结构疲劳失效极限状态函数计算得到的可靠度与试验结果比较吻合,最大相对误差为5.71%。