本文關鍵詞：鑄造工藝及熱處理工藝對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Al-Cu系合金作為典型的高強韌鑄造鋁合金,具有比強度高、耐蝕性好、塑韌性強等優(yōu)點,被廣泛應用于航空航天、國防等領域。其中,ZL210A合金是我國鑄造工作者在俄BAЛ10合金的基礎上研制出的一種新型高強度鑄造鋁銅系合金。區(qū)別于ZL205A等Al-Cu系合金,ZL210A合金不含Ag和V等希貴金屬,且對雜質(zhì)限量也較寬,因此對金屬原材料要求較低,具有很高的經(jīng)濟價值。但國內(nèi)開展的相關研究很少,對其性能特點和相應的生產(chǎn)工藝還不十分了解,生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定,尤其是目前ZL210A合金鑄件的實際生產(chǎn)應用中,在保證其高強度的同時,其伸長率普遍偏低,有時甚至低于1%,嚴重制約了ZL210A合金的廣泛應用。因此,深入開展ZL210A合金微觀組織及其力學性能優(yōu)化的實驗研究,建立和完善科學合理的ZL210A合金的鑄造工藝及熱處理工藝,對ZL210A合金的大規(guī)模生產(chǎn)及推廣應用具有十分重要的意義。本文在ZL210A合金目前國內(nèi)僅有砂型鑄造和金屬型鑄造的基礎上,開展了ZL210A合金熔模鑄造實驗,并進行了對比研究;還進一步系統(tǒng)研究了不同澆注溫度、不同固溶工藝和不同時效工藝對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響,并對影響其組織和性能的機理進行了深入的分析,得到了以下研究結(jié)果:ZL210A合金熔模鑄造鑄態(tài)下晶粒尺寸較砂型鑄造和金屬型鑄造都粗大,平均晶粒尺寸為176μm,晶界上有較多的共晶網(wǎng)狀組織,基體中存在大量彌散的細小T相質(zhì)點,鑄態(tài)下其抗拉強度、屈服強度和硬度分別為187MPa、67MPa和60HV,較砂型鑄造的198MPa、83MPa和61HV和金屬型鑄造的220MPa、94MPa和65HV均稍低,而在伸長率方面,熔模鑄造的伸長率為9%,與金屬型相同,高于砂型鑄造試樣的伸長率7%,ZL210A合金也適合于熔模鑄造。不同澆注溫度下,ZL210A合金的鑄態(tài)組織都是由等軸晶結(jié)構(gòu)的α(Al)基體和晶間α(Al)+θ(Al2Cu)+T(Al12CuMn2)相的共晶組織以及晶內(nèi)一些粗大θ(Al2Cu)相構(gòu)成,且隨澆注溫度升高,ZL210A合金晶粒逐漸長大,晶間共晶數(shù)量不斷增加,力學性能下降;在澆注溫度690℃時,ZL210A合金的抗拉強度、屈服強度、硬度和伸長率分別為199MPa、88MPa、70HV和8.5%,達到最佳值。通過對ZL210A合金固溶溫度和固溶時間的研究發(fā)現(xiàn),固溶溫度和固溶時間分別為540℃和11h時,ZL210A合金中的Cu等溶質(zhì)原子溶于α(Al)基體的程度基本達到飽和,鑄態(tài)粗大共晶組織充分溶解,晶界細小平滑,晶內(nèi)彌散分布大量細小質(zhì)點,有利于獲得良好的固溶體組織,合金具有最佳的力學性能。淬火水溫對ZL210A合金的微觀組織和力學性能也有一定的影響,隨淬火水溫的升高,ZL210A合金的晶粒尺寸不斷增加,析出相在晶界附近不斷聚集,形成塊狀或針狀的粗大組織,ZL210A合金的力學性能則隨淬火水溫的升高先增加后減少,淬火水溫為50℃時,ZL210A合金力學性能最佳。另外,通過對ZL210A合金不同時效溫度和不同時效時間的析出相尺寸和形貌分析,確定了ZL210A合金最佳的時效工藝參數(shù),時效溫度和時效時間分別為150℃和6h時,得到了最佳的強塑性組合,顯著提高了合金的伸長率,改善了ZL210A合金的微觀組織和力學性能。通過選用優(yōu)化后的工藝參數(shù)進行時效態(tài)實驗,保證了砂型鑄造在強度不低于417MPa的基礎上,伸長率可以達到8%,金屬型鑄造在強度不低于431MPa的基礎上,伸長率可以達到9%,熔模鑄造在強度不低于415MPa的基礎上,伸長率可以達到6%。
【關鍵詞】：ZL210A合金 鑄造工藝 熱處理工藝 微觀組織 力學性能
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG292;TG166.3;TG146.21
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 鋁銅合金及其應用現(xiàn)狀概述10-12
• 1.2.1 鋁銅合金概述10-11
• 1.2.2 鋁銅合金應用11-12
• 1.3 鋁銅系合金時效析出相12-13
• 1.4 鋁銅合金微觀組織及力學性能優(yōu)化途徑13-19
• 1.4.1 合金成分優(yōu)化13-14
• 1.4.2 熔體處理14-15
• 1.4.3 晶粒細化15-16
• 1.4.4 鑄造工藝16-17
• 1.4.5 熱處理17-19
• 1.5 研究目的、意義及主要內(nèi)容19-21
• 第2章 實驗材料與實驗方案21-27
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗方案21-25
• 2.2.1 實驗方法及步驟21-23
• 2.2.2 實驗方案23-25
• 2.3 測試與表征25-27
• 第3章 鑄造工藝對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響27-37
• 3.1 澆注溫度對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響27-31
• 3.1.1 不同澆注溫度對ZL210A合金微觀組織的影響27-31
• 3.1.2 不同澆注溫度對ZL210A合金力學性能的影響31
• 3.2 鑄造方法對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響31-35
• 3.2.1 不同鑄造方法ZL210A合金微觀組織的影響31-33
• 3.2.2 不同鑄造方法對ZL210A合金力學性能的影響33-35
• 3.3 鑄造工藝影響ZL210A合金微觀組織和力學性能的機理分析35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第4章 熱處理工藝對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響37-58
• 4.1 固溶溫度對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響37-41
• 4.1.1 固溶溫度對ZL210A合金微觀組織的影響37-40
• 4.1.2 固溶溫度對ZL210A合金力學性能的影響40-41
• 4.2 固溶時間對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響41-45
• 4.2.1 固溶時間對ZL210A合金微觀組織的影響41-44
• 4.2.2 固溶時間對ZL210A合金力學性能的影響44-45
• 4.3 淬火水溫對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響45-49
• 4.3.1 淬火水溫對ZL210A合金微觀組織的影響45-48
• 4.3.2 淬火水溫對ZL210A合金力學性能的影響48-49
• 4.4 時效溫度對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響49-52
• 4.4.1 時效溫度對ZL210A合金微觀組織的影響49-51
• 4.4.2 時效溫度對ZL210A合金力學性能的影響51-52
• 4.5 時效時間對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響52-56
• 4.5.1 時效時間對ZL210A合金微觀組織的影響52-54
• 4.5.2 時效時間對ZL210A合金力學性能的影響54-56
• 4.6 熱處理影響ZL210A合金微觀組織和力學性能的機理分析56
• 4.7 本章小結(jié)56-58
• 第5章 ZL210A合金性能優(yōu)化58-61
• 5.1 優(yōu)化參數(shù)下的微觀組織58-59
• 5.2 優(yōu)化參數(shù)下的力學性能59-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 結(jié)論61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻63-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文67-68
• 致謝68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王會敏;夏長清;吳柳融;周飛;;時效溫度對大冷變形2519A鋁合金組織與性能的影響[J];材料熱處理學報;2011年06期

2 王繼章;楊晶;張文達;王寧;;鑄造方法對ZAlSi6Cu4Mg力學性能的影響[J];熱加工工藝;2011年19期

3 胡祖麒;萬里;吳晗;劉學強;鄒廣;吳樹森;;時效處理對高強韌壓鑄Al-Mg-Si-Mn合金力學性能的影響[J];鑄造;2013年01期

  本文關鍵詞：鑄造工藝及熱處理工藝對ZL210A合金微觀組織和力學性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：344101