行波磁場鑄造ZL205A合金薄壁件的組織和性能研究.pdf

1、本文模擬連鑄并制定了基本工藝參數(shù)以實現(xiàn)鋁銅合金薄壁筒形件的成型,選用材料為ZL205A合金,研究了其在自制筒形行波磁場下,垂直澆注系統(tǒng)中,各工藝參數(shù)對合金鑄件宏觀缺陷、組織和性能的影響。
　　分別采用經(jīng)過預(yù)熱處理的剛玉管和不經(jīng)預(yù)熱處理的樹脂砂管兩種鑄型來進(jìn)行實驗,對比宏觀筒形薄壁鑄件發(fā)現(xiàn),前者延長了磁場作用時間,在感應(yīng)電流達(dá)到10A時便可消除鑄件冷隔、澆不足和裂紋等缺陷。
　　本實驗利用金相顯微鏡觀察了ZL205A合金鑄態(tài)及

2、T6熱處理態(tài)的組織,并通過5559電子萬能材料試驗機分別對鑄態(tài)和熱處理態(tài)合金進(jìn)行了室溫拉伸,研究了在不同工藝參數(shù)下各性能指標(biāo)σb、σ0.2和δ的變化規(guī)律。
　　研究發(fā)現(xiàn),行波磁場作用下,鑄態(tài) ZL205A合金晶粒得到明顯細(xì)化,隨著磁場感應(yīng)電流的增加,晶粒尺寸不斷減小,當(dāng)感應(yīng)電流達(dá)到20A時,合金晶粒尺寸約為未加磁場合金晶粒的1/3,但感應(yīng)電流達(dá)到25A時,合金組織顯微縮松和縮孔增多;根據(jù) Hall-Petch公式可知,屈服強度σb

3、與晶粒直徑平方根的倒數(shù)d-1/2呈現(xiàn)線性關(guān)系,那么研究了鑄態(tài)下ZL205A合金力學(xué)性能隨磁場感應(yīng)電流大小的變化規(guī)律,隨著磁場感應(yīng)電流的增加,合金各項力學(xué)性能指標(biāo)均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在感應(yīng)電流20A時,σb達(dá)到最大,為221MPa;感應(yīng)電流15A時,σ0.2和δ最大,分別為105MPa和13.8％,分別比無磁場合金提高了11%、17%和18%,斷口都呈現(xiàn)出沿晶脆性斷裂的特征,同時橫向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn),鑄件中部2位置處相對于上部1位置、下部3

4、位置處各項性能最佳。
　　對上述鑄態(tài)下獲得的筒形件選取中部位置進(jìn)行相同的T6熱處理工藝,由于晶粒大小不同,原子擴散的位移不同,所需要跨越的能壘也不同,從而便會導(dǎo)致組織的差異。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)T6熱處理后,鑄態(tài)下存在于晶界的θ和T相等過剩相均已消失,取而代之的是成分均勻的基體相以及彌散分布在基體上的析出相,晶粒尺寸相比鑄態(tài)略有長大,感應(yīng)電流為20A時澆注的鑄件經(jīng)熱處理后,基體中分布的析出相θ''最多。不同感應(yīng)電流下的筒形件經(jīng)熱處理后,合