ZL201合金半固態(tài)模鍛及數(shù)值模擬.pdf

1、20世紀(jì)70年代初，美國麻省理工學(xué)院D.S.Spencer等研究人員發(fā)現(xiàn)了金屬在凝固過程中的特殊力學(xué)行為。隨后，在Flemings教授的領(lǐng)導(dǎo)下，對具有球狀初生固相的半固態(tài)合金形成機(jī)制、半固態(tài)漿料的力學(xué)行為和成形特點進(jìn)行了深入研究，創(chuàng)立了金屬半固態(tài)成形的概念、理論和技術(shù)。隨著半固態(tài)金屬成形技術(shù)的日趨成熟，其成本將大幅度下降，質(zhì)量不斷提高，被專家們稱為21世紀(jì)新一代的金屬成形技術(shù). 本文以ZL201合金為研究對象，系統(tǒng)地研究了半固態(tài)

2、坯料的制備、重熔加熱、模鍛成形及其鍛件熱處理工藝，另外對半固態(tài)壓鑄成形和成形件組織、性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，并取得了以下研究成果： 采用近液相線半連續(xù)鑄造技術(shù)制備的ZL201合金半固態(tài)坯料微觀組織為大量細(xì)小的等軸晶和少量短程枝晶。 重熔加熱溫度和保溫時間共同影響著重熔加熱組織的演變過程。通過實驗確定ZL201合金半固態(tài)模鍛成形最佳溫度為630℃，此時漿料中液相分?jǐn)?shù)為33.29％。 通過半固態(tài)模鍛成形實驗獲得ZL201

3、合金半固態(tài)模鍛最佳工藝為：材料溫度630℃，模具溫度250℃～300℃，留模時間為10s～15s。 對半固態(tài)模鍛件進(jìn)行熱處理，得到最佳熱處理工藝為：固溶溫度540℃，時間3小時和時效溫度175℃，時間4小時，此時其維氏硬度可達(dá)104HV，另外對其做X射線衍射分析可知其主要的強(qiáng)化相有CuAl2和TiAl3。 用Anycasting鑄造仿真軟件對ZL201合金半固態(tài)壓鑄成形流場、溫度場、組織和機(jī)械性能進(jìn)行模擬，獲得最優(yōu)的ZL