液态ZL205A高强度铝合金的吸氢特性

基于 Sieverts定律 ,研制了检测液态铝合金吸氢量的计算机辅助实验系统 .应用该系统检测了液态高强度 ZL2 0 5 A铝合金的吸氢特性 .实验结果表明 ,熔体温度、铝液与环境水蒸气接触时间是决定铝液吸氢量的关键因素 ,并且试块上气孔面积率随两因素的增强而急剧增大 .系统具有良好的检测精度 。

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)-2200 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℃、500-2200s^(-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℃/0.001s^(-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。

热处理对ZL205A铝合金焊接接头组织与性能的影响

目的改善25mm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25μm左右。晶界处的白色物质主要是Cu原子偏聚后生成的Al_(2)Cu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196.8MPa升高为431MPa,接头显微硬度从80HV升高为150HV。热处理前后,接头断口处Al_(2)Cu化合物含量变化显著,在未经过热处理的焊接接头断口处,Al_(2)Cu化合物分布较多;而在经过热处理的接头断口处,Al_(2)Cu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%。

厚壁ZL205A铝合金铸件铸造工艺研究

基于FEM(Finite Element Methods)开发的理论模拟对研究铝合金材料铸造成形有重要意义。采用理论模拟研究ZL205A铝合金筒体铸件低压铸造、重力铸造工艺,根据对应工艺获得铸件的实际质量,确定适合产品的理想工艺。研究结果表明,采用浇注系统截面比1:4:5开放式重力浇注工艺,产品外观荧光检查、内部X光探伤检查均满足产品技术需求,且工艺出品率达到55%以上。

ZL205A铝合金近液相线等温半固态组织转变特性

研究了ZL205A铝合金在近液相线不同等温温度和等温时间条件下的微观组织转变规律。结果表明,α(Al)晶粒直径与等温时间满足关系式r3r03=k't。系数k′值随等温温度变化,在622℃和631℃条件下对应的k′值分别为4.288×10-10m3/s和5.962×10-10m3/s。实验合金的等温过程基本上分为球化预备阶段、球化阶段和长大粗化阶段。等温温度提高,固相体积分数也随之降低,有利于加速α(Al)晶粒球化和获得均匀的球状等轴固相颗粒。实验合金等温组织演变过程是溶质传输和空位扩散、以及液固界面张力共同作用的结果。溶质扩散作用在开始阶段起主导作用,而界面张力在中后期占主要作用。

大型复杂高强度ZL205A铝合金骨架铸件的研制

以大型复杂ZL205A合金骨架铸件为研制对象,介绍了大骨架铸件的研制过程。由于该铸件为承力件,其结构复杂,轮廓长又扁,非常易变形,而且外形不加工,所以保证骨架铸件冶金质量和尺寸精度难度较大。本研究从骨架铸件铸造工艺设计、型芯材料选择、热处理工艺及尺寸控制等方面进行了分析研究,并在设计铸造工艺时采用铸造数值模拟技术等先进手段,使骨架铸件实现了顺序凝固,获得了冶金质量、力学性能和尺寸精度等均达到或超过设计要求的优质骨架铸件。

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。

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。

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。

ZL205A高强铸造铝合金焊接接头的组织与性能研究

试验研究了ZL205A高强铸造铝合金手工钨极氩弧焊焊接接头的力学性能和显微组织。结果表明,ZL205A铝合金焊接性能较好,由于焊接热循环,焊接接头的力学性能远低于母材的力学性能。焊接接头中焊缝硬度值最低,焊缝拉伸性能最差,因此焊缝为焊接接头最薄弱区。焊接接头热影响区内的软化区由于过时效导致强化相聚集长大,性能较差,是焊接接头中第二薄弱区。焊接接头经过T5处理,提高了接头的强度。

ZL205A铝合金大型锥体铸造工艺研究

以实际生产过程中发现的铝铜系ZL205A锥体铸件的流线缺陷为研究对象,根据锥体铸件的结构特点和使用要求,并结合ZL205A的工艺特性和流线缺陷的机理分析,提出了新的铸造工艺设计方案。结果表明:通过合理优化浇注系统和浇注工艺,控制浇注速度,提高浇注温度,以减少初期注入型腔底部合金液温度过快损失,可有效减少流线缺陷的产生,产品合格率由最初的50%提高到85%以上。

高强度ZL205A铝合金飞机挂架铸造工艺

根据某飞机挂架的结构特点和使用要求 ,结合高强度铝合金 ZL 2 0 5 A的工艺特性 ,分析和讨论 ZL 2 0 5 A合金飞机挂架的砂型铸造工艺。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 ;贴面冷铁式半金属型激冷 ,配以合理冒口补缩 ,保证铸件组织致密 ,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 。

汽车轮毂用ZL205A铝合金铸造性能试验研究

采用仿真和实验验证的方法研究了汽车轮毂用ZL205A铝合金在浇铸温度710℃、730℃、750℃下的流动性、收缩性等铸造性能,结果表明,在浇铸温度750℃下该合金有很好的铸造性能。试验研究了Cu含量对铸造流动性和收缩性能的影响表明,Cu含量的增加会降低其铸造性能。利用Pro CAST软件对不同温度和低压铸造的加压速度进行模拟计算,得出在750℃和0. 002 MPa/s加压速度下低压铸造的充型效果较好。结合试验和Pro CAST模拟结果,采用5%的Cu含量(质量分数),浇铸温度选择750℃,低压铸造,配合铸件T6热处理工艺,获得了质量良好的汽车轮毂铸件。

原子吸收光谱法测定ZL205A铝合金中铜含量测量结果的不确定度评定

通过对原子吸收光谱法测定ZL205A铝合金中铜含量的不确定度的系统分析,阐述了测量结果不确定度主要来源于测量试液中铜的浓度、试液定容体积及样品质量产生的不确定度,并对这些分量进行了量化计算,最后计算出合成标准不确定度和扩展不确定度。同时通过评估,得出影响铜含量测定不确定度的主要因素是测量试液中铜浓度引起的不确定度。

液态模锻ZL205A铝铜合金热裂敏感性研究

铝铜合金的热裂敏感性较强,一般只能砂型铸造成形。文章利用螺旋线试样研究了液态模锻(MMDF)ZL205A的热裂敏感性。结果表明,提高液锻比压可以显著降低铝铜合金的热裂敏感性。当液态模锻压力超过一定水平时,可以完全根除热裂缺陷。液态模锻ZL205A的热裂机制服从液膜理论。包围初生固相的液膜发生二元共晶或三元共晶转变时,凝固收缩会导致液膜断裂。液锻的高比压可以使这种凝固收缩得以及时补偿,进而保持了液膜的完整性,根除了热裂缺陷。

ZL205A铝合金斜楔铸件凝固工艺研究

在某型号运载机车斜楔件研制中选用ZL205A铝合金。根据铸件结构特征与ZL205A合金工艺性能分析,实验选用了重力浇注工艺。借助华铸CAE有限差分软件完成了充型流动场与凝固温度场的仿真与分析,优化了工艺设计参数,实现了斜楔铸件自下而上与自外向内的顺序凝固,提高了凝固的冶金质量,研制出了满足技术指标的ZL205A斜楔铸件。经T6热处理后ZL205A斜楔铸件本体试样平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为542 MPa、455 MPa与7.2%,断裂机制为典型的韧窝断裂。

工艺条件对ZL205A铝合金微弧氧化膜的影响

在硅酸钠电解液体系中,采用不同工艺在ZL205A铝合金表面制备微弧氧化层。通过测厚仪、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了氧化电压和氧化时间对膜层性能的影响。结果表明:氧化膜主要由α-Al_2O_3、Mullite(Al_6Si_2O_(13))、Al相及非晶相组成;氧化层的放电通道孔径尺寸随氧化电压、时间的增加不断增大;随着氧化电压、时间的增加,氧化层厚度呈线性增长;氧化膜距离基体50μm处的硬度(1 358 HV)高于距离基体200μm处的(1 176HV)。通过工艺条件调整可有效改善ZL205A铝合金微弧氧化层的膜层结构及性能。

ZL205A铸造铝合金材料在海洋环境下的腐蚀断裂分析

ZL205A高强度铸造铝合金因其良好的机械性和加工性得到广泛应用。但近年来,ZL205A铸造铝合金在户外海洋性恶劣气候环境中抗腐蚀能力差的问题逐渐出现。通过对某舰载装备上ZL205A铸造铝合金受力结构发生腐蚀断裂的介绍,分析了装备产生故障的原因和机理,以为故障排除和优化提供依据。

ZL205A铝合金MIG焊接接头的组织与性能研究

研究了ZL205A铸造铝合金金属极惰性气体保护焊焊接接头的力学性能和显微组织。结果表明,ZL205A铝合金焊接性能较好,焊接过程为亚射流过渡形式,可以得到成形良好无缺陷的焊接接头。焊接接头的焊缝区为树枝状铸造组织,熔合区靠近焊缝一侧为柱状晶,靠近热影响区一侧为细小的等轴晶组织,热影响区由于受焊接热循环作用晶粒变粗大。焊缝区的冲击韧度较高,是热影响区和母材冲击韧度的2倍。焊接接头的硬度分布较为均匀。