【摘要】：本文采用實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究熔體機(jī)械攪拌處理工藝對(duì)ZL205A合金熔體不同高度處Cu元素分布的影響,通過(guò)改變攪拌轉(zhuǎn)速以及攪拌時(shí)間等參數(shù),研究其對(duì)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(qiáng);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(qiáng)后減弱,當(dāng)攪拌葉片處于ZL205A合金熔體中部時(shí),攪拌的均勻化效果最好。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究,在熔體中定點(diǎn)取樣并采用XRF分析其Cu元素含量,發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)速低于400rad/min時(shí),隨著攪拌轉(zhuǎn)速的增加,ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻性增強(qiáng);當(dāng)轉(zhuǎn)速高于400rad/min時(shí),ZL205A合金熔體中Cu元素分布的均勻性下降;隨著攪拌時(shí)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(qiáng)后不變趨勢(shì),當(dāng)攪拌時(shí)間為30min時(shí),其均勻性最好。經(jīng)過(guò)400rad/min×30min熔體機(jī)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(xì)化相聚集的現(xiàn)象,晶粒組織得到細(xì)化,平均晶粒尺寸為34μm。對(duì)其進(jìn)行熱處理,工藝為535℃×15h固溶處理及180℃×6h時(shí)效處理。經(jīng)過(guò)T6熱處理后的ZL205A合金鑄件性能顯著提升,其中抗拉強(qiáng)度達(dá)到510MPa,延伸率達(dá)到9%,維氏硬度達(dá)到157.3,拉伸試樣斷口呈現(xiàn)出明顯的韌窩斷裂。通過(guò)理論分析,對(duì)ZL205A合金熔體中Cu沉降過(guò)程構(gòu)建了阻力沉降模型,并且用直接檢測(cè)的方式計(jì)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(yán)重湍流階段,熔體中各區(qū)域Cu含量嚴(yán)重突變;合金熔體頂部和底部Cu含量突變最嚴(yán)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(yīng)為機(jī)械攪拌處理結(jié)束后10~20min。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論1 課題研究背景及目的意義作為高強(qiáng)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(yīng)用于汽車(chē)和軍工領(lǐng)域，這種優(yōu)質(zhì)材料是在制造和設(shè)選擇鋁鑄件時(shí)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用。大結(jié)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(guān)偏析出現(xiàn)頻尺寸 ZL205A 合金鑄件中最有害的缺陷。宏觀(guān)偏析與微觀(guān)偏析形貌如圖。在生產(chǎn)的大型 ZL205A 合金鑄件中，存在四種類(lèi)型的偏析，即線(xiàn)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(jì) 60 年代左右由北京航空材料研究所研制出來(lái)強(qiáng)度鋁合金，其牌號(hào)為 ZAlCu5MnCdVA。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究狀況主鑄造工藝、熱處理工藝、組織分析、性能測(cè)試等方面，，對(duì)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(shí)為充分?jǐn)嚢栌欣趦艋辖�、降低雜質(zhì)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(duì)鑄件組織性能的對(duì)于具體的攪拌工藝如攪拌裝置、攪拌速度、攪拌時(shí)間的選取并沒(méi)有明標(biāo)準(zhǔn)，只是憑借經(jīng)驗(yàn)去摸索。目前主流的攪拌方法有機(jī)械攪拌、電磁攪拌。伊洪勇等人[16]對(duì)行波磁場(chǎng)5A 合金鑄件的組織、性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁場(chǎng)感應(yīng)電流為 20A 時(shí)素分布較均勻，如圖 1-2 所示。但研究方向集中于對(duì)合金組織、性能的有關(guān)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(jī)械L205A 合金鑄件缺陷的影響，但研究重點(diǎn)在組織性能方面，并沒(méi)有涉及中元素的分布狀況。a) b)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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1 范學(xué)q

本文編號(hào)：2589645