高强韧铸造铝合金材料
国家标准《耐热高强韧铸造铝合金锭》编制说明

GB/T XXXX《耐热高强韧铸造铝合金锭》(送审稿)编制说明1工作简况1.1 任务来源随着我国铝工业发展从“量”为主进入到“质”为主的新阶段,资源、能源、环境和高技术产品开发等一系列新问题逐渐成为制约产业发展的瓶颈。
努力走可持续发展的道路,依靠科技进步去克服铝工业可持续发展道路上的种种障碍,用高新技术改造传统产业已经成为铝工业可持续发展的关键。
为此,2007年国家下达了“新型高强度铸造铝合金材料研发及产业化”科技支撑计划项目。
贵州华科铝材料工程技术研究有限公司与贵州铝厂、贵州大学、贵州科学院、四川大学等在承担该项目实施过程中,自主研发了具有优异的铸造性能和综合机械性能的系列新材料,目前已在全国有色金属标准化技术委员会注册211Z.X 系列牌号5个,申请国家专利200多个,并在美、欧、日、加拿大申请国际专利11个。
该系列新材料采用普通合金化元素为原料,生产成本较目前所有高强度铝合金有显著降低,而综合机械性能又处于国际领先水平,具有“四高三好”特征(高强、高韧、高硬、高温或耐热,成形性好、加工性好、循环性好),集成了传统高强、高韧、高温铝合金的全部优点,因此特别适合于“十二五”乃至更长时期内支撑中国铝工业的创新发展、跨越发展和科学发展。
通过新材料小批量在中国科学院国家天文台、航空航天企业(中航重机力源公司、中国航天科工集团061基地、上海航天局第800所、贵州振华集团等)和世界500强中电力设备、通信设备、车轮制造等企业的30多次熔铸、成形、加工试验,成功制作了飞机核心铸件、重型机械和特殊车辆强力液压件、航天器复杂结构薄壁舱体及连接环件、大型空间桁架结构用连接铸球、雷达承载及转向用大型轴承环套、高强度保护套件、扣件、工程车轮毂,以及模具加工用厚板和精准机械加工用大型超平板等多种产品,反映出材料具有良好的铸造性能和铸造工艺适应性、重熔稳定性、易加工性和表面处理性能。
贵州省于2011年9月向国家标准化技术委员会提出了该系列新材料之一211Z.1铸造铝合金锭国家标准的制定计划,得到国标委及有色标委会高度重视和大力支持,2011年12月国家标准化技术委员会下达了《耐热高强韧铸造铝合金锭》国家标准制定计划(国标委综合【2011】82号),任务完成时间为2012年。
多向锻造及时效处理强韧化变形铝合金

一
图1 试 样 原 始 织 织
图 2和 图 3为样 品 的组织 。由图可见 , 微组 织 显
显著细化 , 超细第二相微粒弥散分布。本研究采用多 次换 向、 多道次镦粗 、 拔长 , 使锻 件的变形组 织尽可 能均匀和细化。 试验达到 了组织细化效果。 但时效处 理没使锻件 的组织发生明显的粗化。
● ●
的塑性 。
图 3 多向锻造然后 时效处 理 1 试 样的组织 5h
兰
理 ( 通常 66 铝合金的时效处理温度为 15℃)这 01 7 , 些因素起到改善晶界状态的作用 , 使锻件 的延伸率明 显增强 , 而且 , 时效处理减少锻造应力 , 也能提高锻件
3 结束语
66 变形铝合金 ,经多向锻造加工及时效处理 , 01 抗拉强度增加到 36 P , 9.M a延伸率达 l. %。 3 1 8 锻件强 0 度大幅度提高 , 是由于组织显著细化和超细的第二相 微 粒弥散分布 ;多次 累积 应变 和时效 处理 改善 晶界状 态, 时效处理也 减少锻造应力 , 使锻件 的塑性增 强 。
1 试验 过程
试验材料采用的 6 6 变形铝合金 , 01 为供货状态 (6 。 T )锻前坯料尺寸为 2 m 4 mX 0 m, 0 mX 0m 4 m 先对 坯料进 行 固溶处理 ( 加热 至 5 0o 保温 6 i, 2 C, 0mn 水 淬) 。然后利用 6 7 3 N空气锤进行多向锻造加工 , 首
《 装备制造技术)0 2 2 1 年第 8 期
多 向锻 造及 时效 处理强韧化变形铝合金
严伟 林
Al-Si系铸造高强度铝合金的制备技术研究 (1)

北京交通大学硕士学位论文Al-Si系铸造高强度铝合金的制备技术研究姓名:詹远光申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:韩建民20071201图1.1日本高速列车轻量化试验结果Fig.1.1WeightreductiontestresultsofJapanesehigh-speedtrain铝合金的比强度与合金结构钢相当,某些铝合金的强度甚至高于普通结构钢,并已生产出抗拉强度超过600MPa的超高强度高韧铝合金材料。
虽然某些铝合金在200℃~260℃温度下仍然能保持良好的强度.但在高温下,多数铝合金的强度呈大幅下降趋势,然而在摄氏零度以下,随着温度降低,铝及铝合金材料的强度反而会增加,因而能够作为优良的低温金属材料。
铝合金具有很高的抗腐蚀性,且北京交通人学坝I.学位论文2试验内容及Ⅳf究方法图2.14.Skw电阻炉及真空调压设备Ftga.14.Skwelectricalresistancefurnaceandvagunmadjustablecastingequipment2.1.4合金的熔炼工艺合金的熔炼过程按如下步骤进行:(1)烘烤吸管。
先将吸管用耐火材料压紧,然后放入吸管烘烤炉中进行预热。
以备铝料熔化后吸铸用。
(2)升温化料。
在吸管加热半个小时后,将铝料放入预先刷好涂料的坩埚内,将坩埚抽真空,在真空环境下把铝料加热至浇注温度。
(3)搅拌除气和扒渣。
在熔体温度达到浇注温度后,要定期用铌制搅拌杆进行搅拌除气,同时抽真空。
在浇注之前要扒渣数次。
除去氧化皮和杂质.2.2合金液态质量控制合金的熔体质量一般包含三方面的内容:熔体温度、熔体成分和熔体结构,它们对金属和合金的凝固组织与性能有重要的影响。
本试验采用实验室自主开发的一套搅拌系统来进行适当搅拌,使各种合金元素尽量均匀的分布于铝液中,保证熔体成分的均匀性,并促进熔体合金中的气体析出。
(1)合金熔体温度对合金凝固过程中组织形成及各类缺陷的控制有重要的影响。
铸造高强韧 Al-Cu-Mg合金性能分析

铸造高强韧Al-Cu-Mg合金性能分析摘要:本文作者结合工作经验,从Al-Cu合金的优缺点分析,研究一种有较高抗拉强度,但伸长率比挤压铸造Al-Cu-Mg 合金更高的挤压铸造铝合金,重点分析在不同压力下的合金组织和性能。
关键词:合金;Al-Cu合金;铸造;0、前言Al-Cu合金具有结晶温度范围宽,流动性能较差,热裂倾向大等缺点,普通铸造方式很难生产形状复杂的零件,因而限制了其应用范围。
挤压铸造结合铸造和锻造的特点为一体,使液态或半固态金属在高压作用下充型、凝固、成形,可获得晶粒细小、组织致密度高、材料性能高的毛坯或零件,能有效克服铸造Al-Cu 合金的上述缺点。
一种挤压铸造Al-Cu-Mg-Mn合金,在挤压铸造条件下,合金具有优良的强韧性。
在此基础上,进一步优化成分,开发了一种抗拉强度更优异的挤压铸造Al-Cu-Mg 合金。
该合金在75 MPa压力下,抗拉强度达到510 MPa、伸长率为7.9%。
1、实验材料与方法合金的主要成分w(%)为:5.0 Cu,0.4 Mn,此外还含有单个元素成分不超过0.15、总量不超过0.80的Zr、V、RE、Ti和B,余量为铝。
实验用原材料为:纯度99.8%铝锭、Al-50%Cu、Al-10%Mn、Al-10%Zr、Al-4%V、Al-5Ti-1B、Al-10RE等中间合金。
合金在石墨坩埚电阻炉中熔炼,铝锰合金、铝锆合金、铝钒合金与纯铝同时室温装炉;720 ℃下加铝铜合金;740 ℃下加铝钛硼合金后搅拌3 min。
用固体精炼剂在730~740 ℃下精炼除气,静置8 min,除渣,加少量覆盖剂,加铝稀土合金,静置5min,搅拌均匀,730 ℃浇注。
挤压铸造实验在100 t四柱液压机上进行,采用直接挤压铸造,模具材料为调质H13钢,用石墨机油润滑,实验前预热至250 ℃,挤压比分别为0、25、50、75、100 MPa,挤压速度为0.03~0.06 m/s,保压30 s左右,铸件直径80 mm,厚30 mm。
免热处理高强高韧铝合金熔铸技术 指南

免热处理高强高韧铝合金熔铸技术指南一、简介免热处理高强高韧铝合金是一种具有优异力学性能的铝合金材料,其强度和韧性均较高,且具有良好的塑性和加工性能。
这种铝合金材料在航空、航天、汽车、船舶等领域具有广泛的应用前景。
本指南将介绍免热处理高强高韧铝合金的熔铸技术,包括铝合金材料选择、熔炼与铸造工艺、合金元素与微量元素添加、铸造缺陷预防、力学性能测试与评估、环保与安全注意事项以及未来发展方向等方面。
二、铝合金材料选择免热处理高强高韧铝合金通常采用高纯度铝或铝合金作为基体,通过添加适量的合金元素和微量元素来调整其力学性能和加工性能。
常用的合金元素包括镁、锌、铜等,而微量元素则包括锆、钛、硼等。
在选择铝合金材料时,应根据具体的应用需求和加工要求,综合考虑材料的强度、韧性、塑性、耐腐蚀性等性能指标。
三、熔炼与铸造工艺熔炼与铸造是免热处理高强高韧铝合金制备过程中的关键环节。
在熔炼过程中,应采用合适的熔炼设备,控制好熔炼温度和时间,以保证合金元素的充分混合和溶解。
铸造工艺应根据具体的铸件形状和尺寸,选择合适的铸造方法和模具,控制好铸造温度和冷却速度,以获得致密的铸件和良好的力学性能。
四、合金元素与微量元素添加合金元素和微量元素的添加量对免热处理高强高韧铝合金的性能具有重要影响。
在熔炼过程中,应根据具体的合金成分要求,控制好合金元素的添加量,以保证合金的化学成分符合标准要求。
同时,应根据实验和实际应用的需求,通过添加适量的微量元素来进一步调整铝合金的性能。
五、铸造缺陷预防在免热处理高强高韧铝合金的熔铸过程中,可能会产生一些铸造缺陷,如气孔、夹杂物、裂纹等。
这些缺陷会严重影响铝合金的性能和使用寿命。
因此,应采取一系列措施预防铸造缺陷的产生。
例如,控制好熔炼和铸造过程中的温度和时间,加强合金材料的除气和净化处理,选择合适的铸造方法和模具等。
六、力学性能测试与评估对免热处理高强高韧铝合金的力学性能进行测试与评估是确保其性能符合要求的重要环节。
高强韧压铸Al-Mg-Si-Mn合金的微观组织及力学性能

第23卷第3期中国有色金属学报 2013年3月 V ol.23 No.3 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Mar. 2013 文章编号:10040609(2013)03061607高强韧压铸 AlMgSiMn合金的微观组织及力学性能胡祖麒,万 里,吴 晗,刘学强,邹 广,吴树森(华中科技大学 材料成形与模具国家重点实验室,武汉 430074)摘 要:对压铸AlMg x Si2Mn(x=5.7~7.2)合金的微观组织进行分析,测试力学性能以及疲劳性能,研究镁含量对合 金组织和力学性能的影响。
结果表明:随着Mg含量的提高,合金屈服强度和布氏硬度分别提高了10.4%和9%, 伸长率从8.3%降低至4.5%, 抗拉强度则没有明显变化。
疲劳寿命随着Mg含量的提高而提高, 疲劳极限从57MPa 上升至 75 MPa。
合金的微观组织主要由 α(Al)和 Mg2Si 相组成,Fe 相则以颗粒状的 Al3Fe 和不规则形状的 Al15(Fe,Mn)3Si2 存在于晶界。
Mn元素的加入也降低合金的粘模倾向。
关键词:高压压铸;铝镁合金;疲劳性能;微观组织中图分类号:TG249.2 文献标志码:AMicrostructure and mechanical properties of high strength andtoughness die casting AlMgSiMn alloysHU Zuqi, W AN Li, WU Han, LIU Xueqiang,ZOU Guang, WU Shusen(State Key Laboratory of Materials Processing and Die &Mould Technology,Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract:Microstructure observation, tensile test and fatigue tests were conducted to investigate the effect of magnesium content on microstructure and mechanical properties of die casting AlMg x Si2 Mn (x=5.7−7.2) alloys. The results indicate that with magnesium content (mass fraction) increasing from 5.7% to 7.2%, the yield strength and brinell hardness increase by 10.4% and 9%, respectively. The elongation decreases from 8.3% to 4.5% and the ultimate tensile strength is stable.The fatigue life of alloys increases with enhanced magnesium contents and the fatigue limit increases from 57MPa to 75MPa.The microstructure of those alloys consists ofα(Al) matrix and Mg2Si. Meanwhile, Al3Fe and Al15(Fe,Mn)3Si2 compounds distribute around grain boundaries.The addition of Mn reduces the die sticking tendency.Key words:high pressures die casting; AlMg alloys; fatigue property; microstructure压铸作为生产效率高、尺寸精度和力学性能优良 的铸造方法,在汽车、机电、通讯等行业得到了越来 越多的应用,如汽车动力零件中的铝合金缸体、铝合 金油底壳、副车架以及通讯腔体等部件均可采用压铸 方法制造 [1−3] 。
压铸用免热处理高强韧铝合金关键制备技术及产业化

压铸用免热处理高强韧铝合金关键制备技术及产业化一、引言随着科技的不断发展,压铸行业也在不断地进步。
免热处理高强韧铝合金作为一种新型材料,具有很高的应用价值。
本文将从关键制备技术及产业化两个方面进行探讨,以期为压铸行业的进一步发展提供理论支持。
二、免热处理高强韧铝合金的关键制备技术1.1 合金成分设计免热处理高强韧铝合金的关键在于其合金成分的设计。
通过对不同元素含量的控制,可以实现对合金性能的调控。
一般来说,合金中的主要元素包括铝、铜、镁、锌等。
这些元素的选择和比例对于合金的性能有着重要影响。
例如,增加铝含量可以提高合金的强度,降低铜含量可以提高合金的韧性。
因此,在制备免热处理高强韧铝合金时,需要充分考虑各种元素之间的相互作用,优化合金成分设计。
1.2 熔炼工艺研究熔炼工艺是影响免热处理高强韧铝合金性能的重要因素。
在熔炼过程中,需要保证炉温、熔体流动性等参数的合理控制,以获得高质量的合金液。
还可以通过添加一定量的中间合金或稀土元素等手段,改善合金的微观结构,提高其力学性能。
1.3 铸造工艺优化铸造工艺对于免热处理高强韧铝合金的组织和性能也有着重要影响。
在铸造过程中,可以通过调整浇注温度、冷却速度等参数,控制合金的凝固过程,从而获得理想的组织结构。
还可以通过表面处理等手段,进一步提高合金的表面质量和耐磨性。
三、免热处理高强韧铝合金的产业化2.1 产线建设与设备选型为了实现免热处理高强韧铝合金的产业化生产,首先需要建设一条先进的生产线。
在设备选型方面,应注重设备的高效性、稳定性和可靠性,以确保生产过程的质量和效率。
还需要对生产工艺进行严格的控制和监测,确保产品的质量符合标准要求。
2.2 产品质量检测与认证为了确保免热处理高强韧铝合金的质量,需要建立一套完善的质量检测体系。
通过对原料、中间品和成品的多道检测工序,可以有效地发现和排除潜在的质量问题。
还需要获得相关的认证资质,如ISO9001质量管理体系认证、国际汽车质量认证等,以提高产品的市场竞争力。
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高强韧铸造铝合金材料
摘要:随着我国重工业的不断发展,铸造铝合金因其优异的性能被广泛应用,同时对铸造铝合金的强度和韧度也提出了更高的要求,铸造铝合金迎来了新的发
展时代。
本文主要研究高强韧铸造铝合金材料,简要阐述高强度铝合金的研究现状,分析几种铝合金的特点和使用情况,并针对铸造铝合金中存在的问题提出了
解决办法和改善其韧度的途径,有助于推动实现铸造铝合金行业的稳定发展。
关键词:重工业;铸造铝合金;强度;韧度;稳定发展
前言:铸造铝合金价格低廉、组织各向同性、易于生产复杂的零部件,同时
由于铸造铝合金的轻质结构特性,硬度高,散热性强,被广泛使用于汽车、船舶、航天等领域,可以简化形成工艺、节约加工成本,对促进我国重工业领域发展有
着重要的意义。
一、高强韧铸造铝合金的研究现状
(一)Al-Si系合金
Al-Si铝合金具有质量轻、铸造性能好、收缩率小、热敏感度低、加工性能
优良、价格低等特点,应用比较广泛的Al-Si合金为A357,该种合金是50年代
末美国科学家试验出来的。
现在工程结构中铝合金铸件越来越多,且性能要求越
来越高,包括耐腐蚀性、耐高温和高强度等特性。
研发新型高强度铸造铝合金成
为近年来的研究热点,此时Al-Si-Cu-Mg铸造铝合金进入人们的眼帘,该合金具
有优异的铸造性,经过热处理固化后可以获得良好的力学性能。
(二)Al-Cu系合金
Al-Cu系铸造铝合金具备高强度、良好的延展和塑形性能、另外还具有优异
的高温、易切削性能。
法国20世纪试验成功的A-U5GT合金是在Al-Cu系铸造铝
合金基础上添加了Mg和Ti元素,不仅具备Al-Cu系铸造铝合金的优异性能,还
有优良的综合力学性能。
同样我国也试验出了高强高韧度铸造铝合金,取得了瞩
目的成就。
我国于20世纪70年代末试验出ZL205A合金,该种合金在常态下就
有具备良好的抗压和延展性能,是目前世界上强度最高的铸造铝合金,同时具有
非常优越的塑形能力、韧性、抗应力腐蚀性和易于焊接等特点,因此该种合金被
广泛应用于航空航天领域,用于制造各种零部件,使用效果良好。
但是Al-Cu系
铸造铝合金结晶范围宽、铸造性能差、容易产生缩孔和裂纹等现象,因此不适用
于精密零件的铸造。
经过近年来的研究,对合金进行提纯,Al-Cu系铸造铝合金
未来会发展成高性能铸造铝合金。
(三)Al-Mg系合金
Al-Mg系合金的性能要比Al-Si系合金要差,但是Al-Mg系合金具备优良的
力学性能、高强度、良好的延展性和韧性、切削加工性能好、耐腐蚀。
Al-Mg系
合金中镁的质量分数在12%-13%时铝合金的性能最好,拉伸强度高达440 MPa,
延展率也比较高。
近年来低镁低硅的Al-Mg-Si系铸造铝合金也成为了研发重点,其流动性好、收缩力小、敏感度低、铸造性能好、有较好的力学性能、耐腐蚀性,与其他镁铝系合金相比性能更加突出,通常用于需要一定抗腐蚀性能的部件上。
(四)Al-Li系合金
Al-Li系合金是近年来铝合金领域研究的新目标,该合金具有高比强度、高
比模量、优良的低温性能、抗腐蚀性和成型能力,用该合金代替常规的铝合金,
可以有效地减少部件的质量和韧度,复制能力也要好于传统的铝合金,也被用于
航空航天中,具有广阔的应用和发展前景[1]。
二、高强韧铸造铝合金的韧性增强措施
(一)优化合金成分
合金成分优化是提高铸造铝合金韧性的主要途径,各种微量元素会对合金铸
造性能和力学性能产生很大影响。
优化合金的元素含量,并通过热处理增强固液
强化和第二相强化,会使合金的力学性能和强度得到大幅度提高。
合金化元素主
要为Cu、Mg、Si等元素,其中Si和Cu是所有的过共晶铝合金所使用的重要合
金元素。
在合金中硅的含量超过20%,可以提高合金的流动性和充型性、硬度、
低温延展性和表面耐磨性;铜的含量一般在5%左右,能提高合金的抗拉强度。
微
量元素主要为Cd、Mn、Se、Ti等,微量元素可以起到沉淀强化和弥散强化的作用,其他几种微量元素则起到细化的作用。
严格控制合金的杂质元素含量,也可
以获得高强韧度铸造铝合金材料,故要尽量减少合金的其他杂质元素。
(二)烙体处理
铝的化学性质比较活泼,在熔炼过程中容易与水蒸气高温进行氧化,并且吸
收氢气,氢气溶解在铝合金中会使铸件上产生孔洞,降低了铝合金铸件的拉伸强
度和延展性。
针对Al-Cu系铸造铝合金,科学家研制出了一种过热快速处理新工艺,合金在900℃左右保温15分钟,加入1/2或者1/4的回炉料进行现场浇灌,
然后快速搅拌,经此工艺处理的合金力学性能明显提高,硬度和韧度也显著上升。
(三)晶粒细化
合金的晶粒尺寸严重影响着合金的力学性能,晶粒尺寸越小,合金的强度越高,韧性越好,因此晶粒细化是提高铝合金强度和韧度必不可少的技术手段。
晶
粒细化的方法主要有提高冷却速度、在凝固时振动、向熔体中添加晶粒细化剂、
增加凝固时的非自发晶核等办法。
合金的强度和延展性与晶面间距有关,晶面间
距越大,铸造铝合金的强度越低,延展性越差。
铸造铝合金和其他合金一样,在
凝固过程中会形成树枝晶,铸造铝合金的力学性能也极大地取决于枝晶间距和大小,枝晶的尺寸减小,合金的拉伸强度和延展性将会提高。
(四)变质处理
变质处理的方法主要用来加工Al-Si合金,Al-Si合金还未变质时,共晶硅
以粗大的针片形态出现,严重切裂基体,并且应力更加集中,导致合金的力学性
能和韧性下降。
通过变质处理,改变共晶硅的形态,减少共晶硅对合金的影响,
可以有效提高合金的性能。
作为变质剂的元素有Na、Sr、Ba等,广泛使用的只
有Na和Sr这两种元素[2]。
三、高强韧铸造铝合金的发展
高强韧度铝合金的发展主要基于航空航天事业的发展,航空材料大部分都采
用高强韧度铝合金,航空材料对高强韧度铝合金的强力需求带动了铝合金的发展。
近年来,由于对飞行器的性能提出了更高要求,航空航天材料就需要进一步优化,所以我国不断提高对高强韧度铝合金的重视程度,不断探索改进现有的铝合金材料。
通过在铝合金中添加不同的微量元素来改变合金的性能,同时探索铸件工艺,通过高科技手段促进合金产品元素分布均匀,降低生产成本,虽然我国已处于铸
造领先地位,但仍要不断探索,以创新的方式成为铸造强国。
结论:综上所述,我国铸造铝合金行业虽然近年来飞速发展,但是相较于铸
造强国,仍然存在较大的差距,要保持虚心的状态不断研究,培养更多的铸造铝
合金专业人才,加强对铸造铝合金材料和工艺项目的投入,引进先进的科研设备,促进我国铸造铝合金行业的可持续发展。
参考文献:
[1]范卫忠,黄建良,闫俊,等.压铸造高强韧Al-Si-Cu-Mg合金组织性能研究[J].特种铸造及有色合金,2022,42(04):513-516.
[2].南方科技大学研发新型3D打印高强韧铝合金[J].特种铸造及有色合金,2022,42(01):21.。