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。     

ZL201铝合金副车架凝固过程的微观组织模拟

采用元胞自动化(CA)方法对ZL201铝合金副车架的凝固过程和显微组织进行了模拟,建立了温度场和组织模拟场（CAFE）。对于面、体网格的划分,根据ZL201铝合的固相线和液相线分别确定了六种不同的形核面。温度场的凝固过程模拟结果表明通过油冷可以很好地控制形核率和生长速率在最合适的范围内,形核率为1/276 s·cm3,生长速率为65.2μm/s。通过热力学相图的计算结果表明Al3Ti相的形成过程,它从周围的铝原子中吸收共价电子。随着钛含量的增加,Al3Ti的析出温度升高。此外,Al3Ti的含量也从0.144mol%提高到0.698mol%,晶粒细化的效果也随之越来越明显。通过对ZL201铝合金副车架的微观组织、对应的<100>取向极图和金相组织的模拟和实验对照,表明Ti含量的变化对ZL201铝合金副车架的微观组织的晶粒细化效果有显著影响。随着钛含量的增加,新相Al3Ti促进了晶粒细化和组成的均匀性。从模拟的<100>极图可知,Ti含量的增加有利于晶粒的择优取向,而且晶粒细化的方式是通过减缓晶粒之间的生长竞争性来实现的。模拟的结果与实验得到的金相组织基本一致。     

ZL101铝合金机械振动制浆工艺参数的研究

利用自行研制的机械振动装置成功制备了ZL101铝合金半固态浆料。研究了保温温度、浇注温度这两个参数对浆料质量的影响。研究表明,保温温度越低,固相率越高;保温温度升高,半固态浆料的显微组织较为圆整,但是晶粒的平均直径有所增大。浇注温度较低,制备的ZL101半固态浆料中的初生α-Al晶粒较圆整,尺寸细小,最终固相率也相对较高。合适的保温温度为595～605℃左右,浇注温度为635～660℃左右。     

机械振动参数对ZL205合金凝固行为的影响

采用四因素三水平的正交实验法,研究了模数比、机械振动频率、机械振幅和起振温度对ZL205合金凝固补缩和致密度的影响,并分析了其作用机理。结果表明,四种机械振动参数中对缩孔体积影响从大至小依次为:模数比>机械振动幅度>起振温度>机械振动频率;四种机械振动参数中对致密度影响从大至小依次为:模数比>机械振动频率>起振温度>机械振动幅度。为了获得最小缩孔体积的铸造工艺参数为:振动频率15 Hz、振幅0.8 mm、模数比1.25、起振温度为610℃;为了获得最佳致密度的铸造工艺为:振动频率25 Hz、振幅0.8 mm、模数比1.25、起振温度为650℃。     

ZL201铝合金半固态流变压铸组织与性能

研究了ZL201铝合金半固态流变压铸组织与性能,包括半固态浆料的制备、压铸成形和固溶、时效处理。结果表明:在ZL201铝合金液相线温度附近施加交变电磁场,能够获得均匀、细小、近球形非枝晶组织的半固态浆料;半固态浆料经压铸成形后,零件具有等轴或蔷薇状晶粒组织;经T5热处理后,ZL201铝合金的抗拉强度为253N/mm2,伸长率为7%。流变压铸件的组织和性能优于半固态触变压铸件的。     

ZL201铝合金半固态电磁流变成形组织与性能

利用电磁场对合金熔体的作用,研究了交流电磁场作用下ZL201铝合金半固态电磁流变成形工艺、组织与性能.结果表明;电流为18A,频率为50 Hz的交流电磁场作用下,金属液温度为650℃±3℃,模具温度为510℃±5℃时,可以获得表面光洁、尺寸精度高、微观组织致密、内部无气孔和夹杂等缺陷的成形件.其维氏硬度值可达108 HV.是不加电磁场流变成形件的1.5倍.该研究为铝合金半固态电磁流变成形技术的应用奠定了基础.     

机械振动对纯AI凝固组织的影响

研究了机械振动对纯Al凝固组织的影响.结果表明:在凝固过程中对纯Al施加机械振动能够明显改善其凝固组织.频率为80 Hz、振幅为8 mm时,机械振动效果最佳;与未施加机械振动相比,等轴晶率从0增加到60%以上,平均晶粒面积减小至原面积的1/5以下.     

半连续铸造速度对ZL201凝固组织影响的多尺度模拟

用多尺度模拟方法研究了近液相线半连续铸造中的ZL201合金的液/固相变。建立了描述连续铸造过程的温度场模型及相变模型,通过固相率变化将宏观和介观尺度上的模拟耦合起来。利用外推边界条件对ZL201合金在近液相线半连续铸造过程的稳态温度场进行了计算;根据连续铸造特点,提出了用液/固相变区域中元胞的平均过冷度作为形核计算的基本参数。对ZL201合金在铸造速度为1.5~10.0mm/s时的近液相线浇注的凝固组织进行了模拟。计算表明,铸造速度对半固态合金组织的形成有较大影响,当铸造速度在2.0~2.5mm/s时,可获得晶粒大小和分布良好的合金组织。     

机械振动对纯Al凝固组织的影响

研究了机械振动对纯Al凝固组织的影响。结果表明:在凝固过程中对纯Al施加机械振动能够明显改善其凝固组织。频率为80 Hz、振幅为8 mm时,机械振动效果最佳;与未施加机械振动相比,等轴晶率从0增加到60%以上,平均晶粒面积减小至原面积的1/5以下。     

ZL201合金的试制小结

1 试验目标和要求 西安高压开关厂空气断路器及真空开关等产品材料为高强度铝合金。技术要求:σ_b>300N/mm~2;δ_5>4％;HB>90并经过350N/mm~2水压试验三分钟无渗漏,200N/mm~2气压试验无漏。西安电器设备厂39E36_(-2)~(-1)支架和39E37底板,材料亦为高强度铝合     

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（Al₂Cu）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19 μm;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。     

合金元素对ZL107组织与力学性能的影响

为提高ZL107合金的力学性能，研究了Ti、B、Cd、Mg、Zn、Ag等合金元素对ZL107合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，Ti、B使合金晶粒细化，改善显微组织；Cd、Mg、Zn可以提高合金的抗拉强度和硬度；而Ag的加入可以显著提高合金的伸长率。通过加入以上几种合金元素并配以合适的热处理工艺，可以进一步提高ZL107的综合力学性能。采用51012固溶处理和150℃时效处理时可以得到较好的强度和塑性配合。     

挤压变形对ZL102材料组织和性能的影响

研究了ZL102铸造铝合金在300～460℃和挤压比为15～75的热变形对其组织和性能的影响.结果表明,均匀化后的铸态ZL102铝合金随温度和挤压比的增大,力学性能得到提高,其强度由154MPa提高到159 MPa,伸长率从4%提高到24%.断面收缩率从4%提高到33%.ZL102铸造铝合金在340℃左右和挤压比为15时,共晶组织由针状组织变成细小的球形颗粒状组织,提高了该合金的塑性,同时具有较高的力学性能.     

镁对ZL201合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、MH-3显微硬度计、HV1-10A型低负荷维氏硬度计和CHI660B电化学站研究了Mg含量（WMg为1.1%,1.3%,1.5%和1.7%）对ZL201合金的铸态显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：随着镁加入量的增加,合金晶粒尺寸明显细化,并且在镁加入量为1.7%时,可以得到细小且分布较均匀的显微组织,耐腐蚀性能最好。     

机械振动对Al-Si合金铸造组织与性能影响

为了克服铸造Al-Si合金在常规铸造工艺下容易出现气孔、疏松等铸造缺陷的问题,研究了机械振动工艺参数对铸造Al-Si合金组织和常温拉伸力学性能的影响,并分析了机械振动的作用机理。结果表明,随着机械振动频率的增加,Al-Si合金的抗拉强度和断后伸长率出现先增加而后降低的趋势,在机械振动频率为30 Hz时取得最大值,继续增加机械振动频率反而会使得合金的抗拉强度和断后伸长率降低;在机械振幅为0.3 mm时Al-Si合金取得了最高的强度和塑性,继续增加振幅会使得合金的强度和塑性降低;适宜机械振动参数为:机械振动频率为30 Hz、机械振动幅度0.3 mm、振动方向为0°。     

微量元素Cr对ZL101合金微观组织和力学性能的影响

本文采用真空电磁感应熔炼炉制备了ZL101-xCr(x=0、0.1、0.2、0.3、0.5、0.8wt.%)铝合金。利用OM、XRD、SEM、EDS及TEM等测试方法,表征了不同Cr含量实验合金微观组织,并测试其力学性能。结果表明：实验合金主要物相包括初晶α-Al、(α-Al+Si)共晶、Al₁₃Cr₄Si₄、α-Al₁₂(Cr, Fe)₃Si₂、富Fe相(β-Al₅FeSi和π-AlSiMgFe)。添加微量元素Cr后的实验合金组织均得到细化,随着Cr含量的增加,α-Al树枝晶趋于等轴晶转变,共晶组织区域变窄,富Fe相和共晶Si尺寸变小,在合金共晶组织中形成了Al₁₃Cr₄Si₄、α-Al₁₂(Cr, Fe)₃Si₂相。添加Cr元素能够提高合金的过冷度,这对细化合金组织具有积极作用。当Cr含量为0.3%时,铸造合金组织细化变质效果及其力学性能最好,抗拉强度、伸长率分别为182.88Mpa、3.38%。     

ZL201合金半固态触变压铸的组织与性能

研究了ZL201合金半固态触变压铸组织与性能,包括半固态坯料的制备、二次加热、压铸成形和成形件的热处理.结果表明:采用低频电磁搅拌半连续铸造制备的ZL201合金半固态坯料的微观组织为均匀、细小的非枝晶,在630℃下保温20 min可获得均匀的近球形二次加热组织.半固态压铸件的组织为较大的棒状、近球状的初生固相和由细小枝晶、等轴晶组成的二次固相,而且组织致密、内部无气孔.半固态压铸件经过535℃固溶9h和175℃时效6h处理后,硬度最大为HV 116.6.     

机械振动对ZL205合金铸造裂纹的影响

在ZL205合金凝固过程中施加了一定的机械振动,采用正交实验法研究了机械振动频率、振动幅度、细杆直径和起振温度对合金显微裂纹的影响。结果表明,四种机械振动工艺参数中,对热裂纹影响从大至小的顺序为:细杆直径>振动频率>起振温度>振动幅度;当ZL205合金的机械振动频率为15 Hz、机械振动频率为0.4 mm、细杆直径为30 mm、起振温度为640℃时,可以获得热裂纹倾向最小的合金铸件。     

稀土Ce对铸造铝铜合金ZL201组织的影响

在不对合金进行其它精炼处理的前提下,通过Ce对ZL201合金的变质处理,发现Ce加入量、加入温度和保温时间的不同对ZE201合金晶粒度和显微组织有很大影响.合金晶粒和组织随着Ce加人量的增加而变细,超过0.5%后产生过变质,晶粒变粗、组织变差,二次枝晶间距却随稀土含量的增加而减小;稀土元素的加入同时起到了除气、除杂的作用,随着稀土的加入,合金的凝固表面质量越来越好;在720℃下保温30min变质效果最好,温度过高或过低,时间过长或过短都会使合金产生变质衰退或不足的现象;稀土变质合金对于浇注过程中的冷却速度也很敏感,冷却越慢,合金的晶粒越大.