半固态ZL201A铝合金浆料的制备

利用低过热度浇注和弱电磁搅拌方法制备了半固态ZL201A铝合金浆料,浇注温度分别为678、663、648℃,利用光学显微镜观察了不同条件下的浆料组织。试验结果表明,随着浇注温度的降低,半固态ZL201A铝合金浆料内部组织中的初生α-Al由蔷薇状向球状转变,晶粒尺寸逐渐变小,分布更均匀。同时,浆料边缘和底部组织中的初生α-Al的形貌由粗大的枝晶向蔷薇状转变。对于半固态ZL201A铝合金浆料的制备,较佳的浇注温度为663℃。电磁搅拌均匀了ZL201A铝合金液的温度场,加大了同时凝固的区域,细化了初生α-Al晶粒;同时结晶潜热的集中释放有助于蔷薇状初生α-Al的根部熔断,加速了球状初生α-Al的形成。

热处理对ZL201A铝合金铸件冲击性能影响研究

研究了ZL201A铝合金热处理后组织演变和冲击性能。结果表明,热处理后原始粗大的网状共晶组织消失,元素偏析情况得到改善。热处理使合金的综合性能得到了改善,试样的冲击功显著增加,抗冲击性能得到提高,合金更有利于在恶劣环境服役。

ZL201A铝合金低压铸造轮辐断口失效分析研究

利用铸件本体材料成分分析、力学性能分析、X射线探伤、金相检验、断口微观形貌观察等手段对ZL201A铝合金低压铸造轮辐断口进行了失效分析研究。结果表明,断口形貌显示裂纹产生于工件阳极氧化之后,零件内部组织中分布于晶界的T相和杂质相相对于基体组织韧性较差,断口是金属材料内部组织的微观薄弱部位,受外力重击时,该处首先萌生细小裂纹并迅速扩展,当外应力超过材料最小截面的破坏强度时,在最小截面处形成宏观裂纹。

差压铸造ZL201A合金壳体铸件“白色裂纹”状偏析的研究

差压铸造ZL201A合金某壳体铸件探伤时,发现部分铸件上存在"白色裂纹"状偏析组织,经取样观察并采用能谱分析、X射线衍射等检测手段对其进行了成分分析,结果表明,在铸件中偏析的主要元素为Cu和Ti。由于在薄厚交替处的补缩存在困难,热应力较大,所以易产生偏析等铸造缺陷;"白色裂纹"状偏析处聚集的合金是Cu,而Ti的熔点较高,在熔炼过程中由于搅拌不均匀等工艺问题,导致了在合金内部存在Ti的显微聚集区,也是造成偏析的另一原因。应该从熔炼和浇注两方面着手,如使用质量较好的中间合金,减少回炉料的用量,加强搅拌,适当提高浇注温度并改善浇注系统的退让性等,可防止此类缺陷的生成。

低压铸造ZL201A铸件缺陷分析及工艺优化

针对铸件在低压铸造过程中产生的裂纹、缩松缺陷的情况,分析了该铸件产生缺陷的原因,通过采取优化浇注系统结构,增加内浇道,改变冷铁材质,以及优化低压铸造参数等工艺措施,成功解决了铸件缩松及裂纹等缺陷,生产出了满足使用要求的铸件。

热处理对差压铸造ZL201A铝合金壳体内部组织及性能的影响

针对ZL201A铝合金在某型号产品试制过程中出现的本体力学性能无法满足设计验收要求的技术问题,结合ZL201A二元合金性能特点以及实际生产经验,通过制定合理的热处理工艺方案,研究了双级固溶条件下,不同热处理温度及时间对合金显微组织及性能的影响。试验结果表明,ZL201A铝合金在(535℃×9 h+545×9 h)双级固溶+160℃×6 h时效的热处理方案条件下,表现出来的综合力学性能最佳,此时抗拉强度达到389 MPa,屈服强度达到342 MPa,断后伸长率达到11.5%。该性能结果不仅满足了产品设计要求,同时也为后续的材料工程化应用及系统研究积累了有效的试验数据。

Er含量对ZL201A铝合金组织和力学性能的影响

通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪分析和力学测试,研究了添加Er对ZL201A铝合金的微观结构和力学性能的影响。结果表明,Er的加入使α-Al基体从柱状晶粒转化为细小的等轴晶粒,同时θ相(Al_(2)Cu)从细小的网络结构转变为弥散细小颗粒结构。当Er含量达到0.4%(质量分数)时,晶粒细化效应达到最大,合金的力学性能最佳;α-Al的平均晶粒尺寸为19μm;抗拉伸强度和伸长率分别为298.14 MPa和6.56%;断裂模式从脆性断裂转变为韧性-脆性断裂,有利于铝合金的实际应用。当Er含量超过0.4%(质量分数)时,合金的晶粒尺寸增大,力学性能下降。

ZL201合金半固态成形的AnyCasting模拟与验证

采用AnyCasting软件模拟研究了模具内浇口尺寸、压射速度等因素对半固态ZL201合金触变压铸充型过程的影响.结果表明：压铸温度640℃,模具温度200℃～240℃,内浇口厚度11mm,低速阶段的压射速度0.1 m/s,高速阶段的压射速度1 m/s,在充型60%时进行速度切换,半固态浆料将以层流方式充填型腔,模拟结果与实际符合很好.半固态压铸件经T5处理后,硬度（HV）可达到1166 MPa,高于常规压铸件45.7%.

ZL201合金半固态二次加热时的组织演变

利用理论计算与实际观测等手段,研究了采用近液相线方法铸造的ZL201合金坯料在进行二次加热时,α晶粒形貌演变和长大的规律.结果表明,半固态二次加热时,α晶粒形态的整个演变过程可以分为三个阶段:第一阶段为共晶组织的熔化阶段;第二阶段为α晶粒的球化阶段;第三阶段为理论液固成分的平衡阶段.在第一、二阶段α晶粒以合并方式长大;第三阶段α晶粒按Ostwald模型长大.二次加热温度影响组织演化进程,而保温时间决定α晶粒球化效果.在较高的温度下进行二次加热,能够在较短的保温时间内得到适合于触变成形的均匀细小的近球形组织.

半固态ZL201合金的重熔加热合金组织

采用电子显微镜及图像分析仪,系统研究了近液相线铸造ZL201合金在二次加热过程中的组织演变·结果表明:ZL201铝合金半固态坯料在620～630℃保温5～10min,能够获得适用于半固态成形的触变组织,此时,晶粒平均等积圆直径为43 8μm,晶粒平均圆度为1 87·近液相线半连续铸造可以获得理想的ZL201合金半固态坯料·

ZL201合金低频电磁铸造与二次加热的合金组织

采用低频电磁铸造技术制备ZL201合金半固态坯料,研究了电磁场频率以及二次加热温度和保温时间对合金微观组织的影响.结果表明,随着电磁场频率从10 Hz增大到30 Hz,组织的枝晶化趋势逐渐减弱,当电磁场频率为30 Hz时,可以获得均匀、细小的蔷薇状和等轴晶组织.对电磁场频率为30 Hz时铸造的半固态坯料进行二次加热表明,当二次加热温度为630℃,保温20 min后,铸造组织逐渐转变为均匀的近球形组织,具有良好的触变成形性.

ZL201合金挤压铸造薄壁筒形件的组织与性能

采用挤压铸造工艺加工出了ZL2 0 1合金薄壁筒形件 ,并对其组织与性能进行了研究。结果表明 :ZL2 0 1合金适合于用挤压铸造工艺生产薄壁中、小型工件 ;经挤压铸造工艺加工出的薄壁筒形件几乎没有铸造缺陷 ,强度比砂型铸造提高约 5 4% ,伸长率提高约 17% ,显微组织比砂型铸造细密均匀。在挤压铸造过程中 ,薄壁筒形件的塑性变形由外向里进行 ,显微组织呈梯度变化。

低频电磁场频率对ZL201合金组织的影响

采用低频电磁铸造技术制备ZL201合金半固态坯料,研究了电磁场频率对合金微观组织的影响。结果表明,随着电磁场频率从10Hz上升到30Hz时,粗大枝晶组织被打碎,逐渐转变为分布均匀、细小的、棒状或蔷薇状非枝晶组织。当电磁场频率为30Hz时,可以获得更加均匀、细小的非枝晶组织,适合于半固态二次加热和触变成形。

ZL201合金的半固态成形组织和力学性能

制备ZL201合金半固态坯料、将其二次加热、触变模锻成形以及成形件热处理,研究了工艺条件对成形件的组织和力学性能的影响．结果表明:采用近液相线半连续铸造技术制备的ZL201合金半固态坯料微观组织为大量细小的等轴晶和少量短程枝晶;在适当的工艺条件(在640℃保温5 min,模具温度250～300℃,留模时间10～15 s)下可触变成形出表面光洁的ZL201合金成形件;经过T5处理后,ZL201合金的抗拉强度达到278 MPa,延伸率达到9％,大大高于压铸成形件的性能,其强化相为CuAl2和TiAl3．由于成形速度高,溶体高速充型,造成成形件气孔率高,使ZL201合金半固态压铸成形的组织致密度不如半固态模锻成形件,这是半固态压铸件强度低、模锻件强度高的主要原因．

半固态ZL201合金触变压铸充型过程的模拟与验证

利用AnyCasting软件对半固态ZL201合金触变压铸充型过程进行研究,模拟了不同一级、二级快压射速度,以及不同速度转换位置条件下半固态浆料的流动状态,并通过试验进行了验证。结果表明,随着一级、二级快压射速度的增加,速度转换位置的前移,半固态浆料的流动状态从层流向紊流过渡。对于试验零件,当一级快压射速度为0.1 m/s,二级快压射速度为1 m/s,在充型60%时进行速度转换,能够生产出合格的铸件。

ZL201曲面薄壁件挤压铸造工艺及模具设计

根据厂家提出的要求、结合帽盖零件产品结构特点和加工难度 ,确定了用ZL2 0 1合金挤压铸造成形工艺制坯 ,替代LY12合金棒料生产曲面薄壁帽盖零件 ,设计并制造了两套帽盖零件毛坯挤压铸造模具。两套模具的区别主要在凹模部分 ,其中一套属于间接加压 ,凹模带有溢料槽 ,另一套属于直接加压 ,凹模为组合式。

稀土La和Ce对ZL201合金铸造性能的影响

研究了稀土La和Ce的加入对ZL201合金流动性、自由线收缩、合金热裂倾向的影响。试验表明:稀土元素的加入提高了合金的流动性,使其非平衡液相线和固相线温度均略有提高;温度相对降低的过程中,收缩量激增,液固两相温度区间略有缩小,合金线收缩率减小。稀土元素的存在,在一定程度上降低了合金断裂温度并提高了断裂应力。

混合稀土与时效时间对ZL201组织和性能的影响

通过对比试验发现:混合稀土加入量对ZL201组织和性能有很大影响,当稀土加入量在0.6%左右时,合金显微组织变的非常细小,硬度最高;但超过这个加入量,合金晶粒开始变粗,硬度也随之降低。时效处理时间虽对铸件的组织和性能有一定程度的影响,但影响不大。

高性能ZL201铸造铝合金的研究

利用原位反应合成技术，以工业纯铝、氟钛酸钾和氟硼酸钾为原料制备的ＡｌＴｉＢ 中间合金中，ＴｉＢ２和Ａｌ３Ｔｉ 颗粒细小且弥散分布，对铝及铝合金具有显著的晶粒细化效果，并且能大幅度提高ＺＬ２０１

富La混合稀土对ZL201合金组织性能的影响

通过改变混合稀土的加入量和采用不同的热处理工艺,研究了富La混合稀土对ZL201合金微观组织与性能的影响。结果表明:适量的富La混合稀土具有细化合金组织的作用,加入量为0.5%时细化效果最好;合金的抗拉强度和伸长率随着混合稀土的增加而提高,但达到一定程度后会随着稀土的增加而降低。