【摘要】：本文采用實驗研究與數(shù)值模擬相結合的方法,研究熔體機械攪拌處理工藝對ZL205A合金熔體不同高度處Cu元素分布的影響,通過改變攪拌轉速以及攪拌時間等參數(shù),研究其對Cu元素均勻化的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨攪拌葉片尺寸增大,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻化效果逐漸增強;隨著攪拌葉片距離合金熔體底部距離的增加,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻化效果先增強后減弱,當攪拌葉片處于ZL205A合金熔體中部時,攪拌的均勻化效果最好。通過實驗研究,在熔體中定點取樣并采用XRF分析其Cu元素含量,發(fā)現(xiàn)當轉速低于400rad/min時,隨著攪拌轉速的增加,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻性增強;當轉速高于400rad/min時,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻性下降;隨著攪拌時間的增加,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻性呈現(xiàn)出先增強后不變趨勢,當攪拌時間為30min時,其均勻性最好。經(jīng)過400rad/min×30min熔體機械攪拌處理后,ZL205A合金鑄件組織中各相分布均勻,未出現(xiàn)第二相和細化相聚集的現(xiàn)象,晶粒組織得到細化,平均晶粒尺寸為34μm。對其進行熱處理,工藝為535℃×15h固溶處理及180℃×6h時效處理。經(jīng)過T6熱處理后的ZL205A合金鑄件性能顯著提升,其中抗拉強度達到510MPa,延伸率達到9%,維氏硬度達到157.3,拉伸試樣斷口呈現(xiàn)出明顯的韌窩斷裂。通過理論分析,對ZL205A合金熔體中Cu沉降過程構建了阻力沉降模型,并且用直接檢測的方式計算了ZL205A合金熔體中Cu沉降規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其沉降最初階段處于嚴重湍流階段,熔體中各區(qū)域Cu含量嚴重突變;合金熔體頂部和底部Cu含量突變最嚴重,合金熔體中部Cu含量較穩(wěn)定,并且判定其澆注窗口期應為機械攪拌處理結束后10~20min。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文第 1 章 緒 論1 課題研究背景及目的意義作為高強度鑄造 Al-Cu 合金[1]之一，ZL205A 由于其在室溫和高溫下的性能[2-6]已被廣泛應用于汽車和軍工領域，這種優(yōu)質材料是在制造和設選擇鋁鑄件時的首選[7,8]。然而，ZL205A 合金的鑄造能力差，壁厚敏感度制了其開發(fā)和應用。大結晶范圍(633-544℃)和糊狀凝固模式在生產(chǎn)中引鑄造缺陷，如縮松縮孔，偏析和熱裂[7]。在這些缺陷中，宏觀偏析出現(xiàn)頻尺寸 ZL205A 合金鑄件中最有害的缺陷。宏觀偏析與微觀偏析形貌如圖。在生產(chǎn)的大型 ZL205A 合金鑄件中，存在四種類型的偏析，即線性偏析偏析[9]，帶狀偏析[7]和區(qū)域偏析。a) b)

ZL205A 作為一種上世紀 60 年代左右由北京航空材料研究所研制出來強度鋁合金，其牌號為 ZAlCu5MnCdVA。目前國內(nèi)外對其研究狀況主鑄造工藝、熱處理工藝、組織分析、性能測試等方面，，對于合金熔體元Cu 沉降速率方面的研究幾乎為零。在攪拌工藝方面，行業(yè)普遍共識為充分攪拌有利于凈化合金、降低雜質減少縮松縮孔等組織缺陷，提高金屬液充型能力，降低偏析的形成，改陷[14]。范理等人[15]研究了 Al 合金熔體的攪拌速度對鑄件組織性能的對于具體的攪拌工藝如攪拌裝置、攪拌速度、攪拌時間的選取并沒有明標準，只是憑借經(jīng)驗去摸索。目前主流的攪拌方法有機械攪拌、電磁攪拌。伊洪勇等人[16]對行波磁場5A 合金鑄件的組織、性能進行了研究，發(fā)現(xiàn)當磁場感應電流為 20A 時素分布較均勻，如圖 1-2 所示。但研究方向集中于對合金組織、性能的有關注熔體中元素的分布情況；孫松、陳偉、孔令光等人[17]研究了機械L205A 合金鑄件缺陷的影響，但研究重點在組織性能方面，并沒有涉及中元素的分布狀況。a) b)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻】

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1 郭廷彪;李紅賢;梁佳思;蘇毅;張鋒;;添加微量Y對ZL205A合金組織和性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2015年09期

2 王狂飛;許廣濤;周志杰;張錦志;;鑄造方法對ZL205A合金砂型鑄造組織的影響[J];特種鑄造及有色合金;2015年06期

3 趙曉亮;孟凡英;;葉片轉速對攪拌機內(nèi)部流場影響的數(shù)值模擬[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2015年06期

4 孫鈺;介萬奇;劉永勤;鄭永健;高志明;;熔體過熱處理對ZL205A合金凝固組織的影響[J];鑄造技術;2014年10期

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8 杜旭初;洪潤洲;劉建軍;陳明偉;;大型復雜高強度ZL205A鋁合金骨架鑄件的研制[J];鑄造;2014年04期

9 王承志;劉鳳國;賈丹;張玉妥;袁曉光;;電磁攪拌鋁合金熔體速度場計算及分析[J];鑄造;2012年04期

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1 范學q

本文編號：2589645