最新ZL101A力学性能的研究
Er_和Ce_对铸造ZL101A_铝合金组织与力学性能的作用对比研究
基金项目：云南省社会发展科技计划－科研院所技术开发研究专项（2011CF009）。
作者简介：闫洪（1961-），男，云南大理人，正高级工程师，主要从事金属材料研究工作。
收稿日期：2023-04-15Er 和Ce 对铸造ZL101A 铝合金组织与力学性能的作用对比研究闫洪1，2（1.昆明冶金研究院有限公司，昆明650031；2.中铝集团中央研究院昆明分院，昆明650031）摘要：在ZL101A 铝合金中分别加入稀土元素Er 和Ce ，比较加入两种稀土后合金的组织和力学性能方面的差异。
结果表明：在α-Al 和共晶Si 方面，Er 的细化作用明显优于Ce ，加入Er 可在ZL101A 铝合金中形成更加细小和弥散分布的稀土化合物相，使合金的力学性能有较大程度的提高，其ZL101A （Er ）合金的抗拉强度达到188MPa ，伸长率是6.7%，高于ZL101A （Ce ）合金。
关键词：ZL101A 铝合金；Er ；Ce ；组织结构；力学性能中图分类号：TG146.21，TG292文献标识码：A文章编号：1005-4898（2023）06-0017-03doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.06.040前言铝合金的晶粒细化处理是工业生产中重要的工艺方法。
细小均匀的晶粒组织能提高铝合金的力学性能和增强组织致密性，在铝合金中加入稀土元素已成为晶粒细化的有效方法。
Ce 是铝合金常用的稀土元素，但Ce 化合物存在聚集和长大的问题，其细化作用有限；而稀土Er 不仅能提高铝合金的强度，而且能较大程度地改善铝合金的塑性。
目前，国内已分别研究了Ce 和Er 对铝合金的细化作用[1-2]，但二者对ZL101A 铝合金的组织和性能的对比研究极为少见，尤其是Er 和Ce 在铝合金中产生稀土化合物的差别还未见报道。
由于稀土有各自的优点和不足，采用合适的稀土元素至关重要，对此，本文以ZL101A 铝合金为基体合金，研究了稀土Er 和Ce 的影响，并对二者的作用进行对比和分析探讨，为进一步优化合金性能提供参考。
时效工艺对ZL101A合金组织及力学性能的影响
时效工艺对ZL101A合金组织及力学性能的影响作者：刘娟娟来源：《中国新技术新产品》2016年第10期摘要：航空工业是一个国家工业发展的重要体现，随着经济的快速发展，我国的航空航天工业步入了高速发展期，各种新型材料的使用使得航空工业正在向着轻量化、可靠性高、性能强以及成本低等的方向发展。
以往航空航天工业中所使用的各种铸、锻件、钣金件等通过焊接、铆接等连接而成的航空航天等零部件正在逐渐被整体铸造并经过后期复杂机加工的零部件所替代，这就对材料的力学性能提出了新的要求和挑战，不同的加工工艺会对材料的性能造成不同的影响，应当在做好对于材料各种力学性能检测的基础上对各种不同的工艺会对材料所造成的不同的力学影响进行分析，从而为更好的做好对于材料的使用奠定良好的基础。
关键词：时效工艺；ZL101A合金；金相组织；力学性能中图分类号：TG146 文献标识码：A材料学是现代工业的基础和社会发展的创新驱动力，随着我国经济的快速发展，我国的航空工业也进入了蓬勃发展期，ZL101A合金是一种在航空工业中应用较多的低强度合金，其延伸率低抗拉强度高的特点使得其在很多铸件中难以得到广泛的利用，在对其进行加工的过程中，不同的时效温度与时效时间会对ZL101A合金的加工性能产生不同的影响，做好对于ZL101A合金的各种时效工艺检验和验证，确定ZL101A合金在各种时效工艺时的力学性能对于促进航空业发展有着十分重要的意义，通过利用合理的热处理工艺来提高材料本身的性能以使得ZL101A合金能够在不同的时效工艺下形成较为良好的材料性能用以满足航空、航天工业领域对于高性能铝合金精密铸件的需求。
1 做好ZL101A合金在不同时效工艺下的力学性能试验1.1 ZL101A合金在不同时效工艺下性能的实验方法在实验中采用高纯度的Al-12%Si的中间合金，高纯度的铝锭以及镁锭等来制备ZL101A 合金，同时键入高纯度的Al-5%Ti-B中间合金细化的晶粒，并采用六氯乙烷对对其进行一定的精炼，而后将制备好的ZL101A合金浇注成棒型试件，在完成浇注后固溶制度为530℃～540℃，在浇注完成后的12h内对浇注件进行保温，并对5组同一批次的试件分别测试保温9h～13h而后对其进行不同热处理的时效对ZL101A合金的力学性能的影响。
铈变质ZL101合金的组织和力学性能研究
内蒙古工业大学学报JOURNAL OF INNER M ONGOLIA第27卷 第1期UNIVERSIT Y OF T ECHNOLOGY Vol.27No.12008 文章编号:1001-5167(2008)01-0035-04铈变质ZL101合金的组织和力学性能研究高雷雷1,史志铭2,张秀梅2,孙腾飞1(1.内蒙古工业大学理学院;2.内蒙古工业大学材料科学与工程学院,呼和浩特010051)摘要:本文采用稀土Ce对Z L101合金进行变质处理,从显微组织和力学性能两个方面研究了变质的作用.试验结果表明,稀土Ce减小初晶 -A l的晶粒度,对共晶Si有明显的变质效果,最终提高了合金的力学性能,不同的Ce含量对合金的变质效果不同,Ce添加量为0.1w t%时合金的抗拉强度达到179M P a,延伸率4%.利用此种变质工艺可获得力学性能优良的ZL101合金.关键词:ZL101;铈;变质;显微组织;力学性能中图分类号:T G146.21;T G113.25 文献标识码:A0 引 言 ZL101合金具有较高的比强度,优良的铸造性能、疲劳性能和耐腐蚀性能,因此被广泛应用于航空航天、轮船及汽车工业〔1～2〕.但常规铸态下的ZL101合金,由于初生 (Al)枝晶比较粗大,共晶Si呈针片状分布,合金的力学性能较低〔3〕.因此通常情况下,需要对ZL101合金进行变质处理以改善组织,提高力学性能.目前应用的变质剂元素主要有Sr、Na、Sb等,但是也存在变质衰退、变质元素高温挥发等问题.稀土变质剂由于具有很好的变质长效性和重熔稳定性,并有较好的晶粒细化和精炼作用,因此得到广泛的应用〔4～6〕.国内外有关于混合稀土变质效果的研究报道〔7～9〕,但利用单一稀土Ce对ZL101合金进行变质的研究探索较少.本文将采用单一稀土Ce作为变质剂,考查Ce对ZL101合金的显微组织和力学性能的影响.1 试验方法 试验所用原材料为工业ZL101合金锭和Al-8.65wt%Ce中间合金,ZL101合金锭的化学成分见表1.采用电阻加热炉(石墨坩埚)熔炼ZL101合金锭,当熔体温度达到690℃时,加入中间合金,稀土添加量为0、0.06、0.1、0.15w t%四种成分,保温30m in后,吹氮气精炼3min,然后浇入厚度为40m m的金属模型,模型预热温度为200℃,自然冷却.表1 ZL101合金锭的化学成分,wt%组分Si M g Fe T i A l含量 6.940.380.120.15余量将浇铸好的合金锭加工成直径为10m m的标准拉伸试样,在W AW-500DL型试验机上进行拉伸试收稿日期:2006-11-13基金项目:教育部“春晖计划”项目作者简介:高雷雷(1982～),男,固体力学专业,2004级研究生.验,加载速度为0.5mm /min,在LEICA DM /LM 型光学显微镜下进行组织观察与分析.2 试验结果与分析2.1 铈变质对合金显微组织的影响图1为未变质和变质状态下的合金铸态组织,由图可看出,未变质组织中初生 (A l)晶粒较粗大,共晶Si 的形态以针片状为主,且分布不均匀.经过变质后,组织中的初生 (Al )晶粒尺寸明显减小;共晶硅形成细小的颗粒状,变质效果显著.(a ) 未变质 (b )0.06w t %Ce(c)0.1w t%Ce (d)0.15w t%Ce图1 合金的显微组织,4%硝酸酒精腐蚀 为了定量表示Ce 变质对合金组织的影响,用SISC IASV 8.0软件测量了不同成分合金的共晶Si 尺寸,并用共晶Si 颗粒的平均当量直径D 进行表征.添加不同变质剂的合金的D 值及当量直径的分布如图2及表2所示. 由图2及表2可知,Ce 添加量为0.1w t%合金的平均当量直径为8.6 m,明显低于其它成分的合金,以当量直径在5—10( m )范围内的共晶Si 所占比例为例,此种成分合金所占比例为75%,较其它几种合金高,说明添加0.1w t%Ce对合金中共晶硅的变质效果最好.图2 不同变质剂添加量的合金的共晶Si 平均当量直径36内蒙古工业大学学报2008年表2 不同变质剂添加量的合金中共晶Si 当量直径统计表Ce(w t %)共晶Si 当量直径所占比例(%)5～10( m)10～15( m)15～20( m)≥20( m)016.39.018.756.00.0642.828.518.210.50.175.016.3 5.3 3.40.1539.838.110.811.32.2 铈变质对合金力学性能的影响添加不同含量变质剂的合金的抗拉强度 b 和延伸率!如图3所示.图3 添加不同含量变质剂的合金的力学性能 可以看到,变质合金与未变质合金相比,其力学性能总体呈上升趋势,Ce 的添加量为0.1w t %的合金性能最好,其抗拉强度比未变质合金提高16%,延伸率提高91%.Ce 含量继续增加时,两项指标均下降.2.3 合金的质量指数比较通常情况下,合金的力学性能与初生 (Al )尺寸和共晶Si 的形态〔10～12〕有关.为了考查Ce 变质对力学性能的影响,引用质量指数Q 〔13〕进行表征(公式1),添加不同含量变质剂的合金的Q 值如图4所示.式中 b 为抗拉强度,!为延伸率.Q = b +150×lg(100×!)(1) 由图4可以看出,Ce 含量0.1w t%合金的质量指数明显高于其它成分的合金.因此,适量添加Ce 可显著提高合金的力学性能.3 变质机理讨论 有关稀土元素的变质机理有多种说法,主要有以下几种:孪晶凹角沟槽机制(TPRE)、异质形核说、抑制生长理论、共晶Si 粗糙界面长大机制等〔14〕.在未变质组织中,共晶Si 的生长机制是T PRE 机制,即Si 孪晶晶核构成的凹角沟槽部位可作为Si 相的形核部位,从而使Si 相在{111}面上沿[211]方向迅速各向异性长大成板条状共晶Si〔15〕.通过变质,稀土Ce 吸附在Si图4 不同成分合金的质量指数相孪晶沟槽中,打破了其原有生长方式,产生分枝,Ce 在枝晶末端富集,造成共晶Si 的熔断,使共晶Si 呈短棒状、短纤维状及颗粒状,明显改善了共晶Si 的形态.37第1期高雷雷等 铈变质ZL 101合金的组织和力学性能研究38内蒙古工业大学学报2008年4 结 论 添加稀土Ce对ZL101合金显微组织有明显的变质效果,在对共晶Si变质的同时也起到细化初晶 (Al)的作用,因此提高了合金的力学性能.当Ce添加量为0.1w t%时,抗拉强度达到179MPa,延伸率达到4%.参考文献:[1] 余伦.A356合金力学性能的工艺研究[J].湖南有色金属,2004,(1):23～25.[2] D.A pellan,S.Shiv kuma r,G.Sigw o rth.F undamental aspects o f heat tr eatment of cast A l-Si-M g allo ys[J].A FST rans,1989,(97):727～741.[3] 张冀粤,王智民,黄积荣,等.不同变质剂对ZL101合金共晶硅粒状化的影响[J].特种铸造及有色合金,2000,(6):32～34.[4] 樊刚,程刚.稀土金属在铸造铝合金中的应用[J].昆明理工大学学报,2002,27(2):13～15.[5] 倪红军,孙宝德,蒋海燕,等.稀土熔剂对A356合金二次枝晶臂间距的影响[J].中国有色金属学报,2002,12(5):940～944.[6] 廖恒成,孙瑜,孙国雄,等.混合稀土对Sr变质近共晶A l—Si合金组织的影响[J].中国有色金属学报,2000,10(5):640～644.[7] 李华基,李革胜,刘昌明,等.富镧混合稀土变质的A357合金[J].中国稀土学报,2001,19(1):62～65.[8] Chang J.Cr ystal mo rpholog y of eutectic Si in r are eart h modified A l-7w t%Si allo y[J].Jo ur nal o f M at eria ls ScienceL ett ers.2001,20(14):1305～1307.[9] N o git a,K azuhiro.Eutectic mo dificatio n o f A l-Si allo ys w ith r are ear th M et als[J].M at erials T ransactio ns.2004,45(2):323～326.[10] 高泽生.A356合金(A l)的晶粒细化[J].特种铸造及有色合金,1999,(5):26～27.[11] 赵玉涛,傅现强.铝合金车轮材料A356中钠与锶变质差异[J].江苏理工大学学报,1999,20(1):55～58.[12] 赖华清,徐翔,范宏训.稀土在铸造铝合金中的作用[J].热加工工艺,2001,(5):37～39.[13] 徐才录,H.M.T ensi,R.Ro esch,等.凝固条件和热处理及微量锶对一种Al-Si合金组织和性能的影响[J].金属热处理,1998,(2):1～5.[14] 孙伟成,张淑荣,侯爱芹.稀土在铝合金中的行为[M].北京:兵器工业出版社,1992.200～203.[15] 易宏坤.稀土La及喷射沉积对铝硅合金的组织与性能影响研究[D].上海:上海交通大学,2003.T HE ST U DY O N M ICROST RU CT U RE A N D M ECHA N ICA LPROPER T Y OF Ce-M O DIFIED ZL101AL U M IN IU M AL LOY SGAO Lei-lei1,SHI Zhi-m ing2,ZH ANG Xiu-mei2,SUN Teng-fei1(1.S chool of Science,I nner M ongolia University o f T echnology,H ohhot010051,China;2.School o f M ater ials Science and Engineer ing,I nner M ongolia University o f T echnology,H ohhot010051,China) Abstract:The present w ork fo cuses o n studying microstructure and mechanical pr operty o f ZL101 alum inum alloy by the Ce m odification process.T he exper im ental results sho w that adding rare ear th Ce can gr eatly reduce the g ranularity of primary -A l and has a significant m odification effect on eutectic Si,so increases the mechanical pro perty of the alloy.A different amount of Ce addition has a different effect on the modification of alloy.Adding0.1w t%Ce m akes the tensile streng th arrive at179 M Pa and elong atio n at4%.It is suggested that this process can help obtain an alloy w ith an ex cellent mechanical proper ty.Keywords:ZL101;Cer ium;modification;micr ostructure;mechanical proper ty。
ZL101A铝合金变质效果研究
ZL101A铝合金变质效果研究铝硅合金在消失模铸造铝合金运用中占有重要位置。
而消失模铸造铝合金中，由于初晶硅相、共晶硅相大量存在，以及铝元素的吸氢特性，导致铝合金铸件多种铸造缺陷及铸件机械强度不够。
本文通过实验并经过金相检验及力学性能测试证明，在铸造过程中添加变质剂能有效的改善这些问题。
标签：铝合金变质；消失模铸造；金相检验1 变质处理铝合金变质处理就是，在铝合金熔铸过程中，加入别的元素，通过这些元素作用于合金中的金属相，使其凝结过程发生一定变化，从而达到细化晶粒或者改变晶粒的形态的作用。
现在铸造工业中，选用的变质剂种类比较多，主要有Na 盐、K盐、Be盐、稀土类、还有Sr元素等。
变质方式主要有以下三种：a.改变、细化初晶硅；b.细化、改变共晶硅；c.改变杂质相。
本文所研究的是钠盐和锶合金（含锶10%）对ZL 101A的变质效果。
2 实验2.1 实验方案2.1.1 按照日常生产配料熔炼铝水，待铝锭、配料完全溶解，熔炼结束后按照生产工艺继续铝水精炼，精炼结束后将铝水自熔炼炉导入保温炉（在铝水流入保温炉的过程中加入变质剂）待温度达到720℃后保温1小时，在特定的磨具中浇铸检测试样，并浇铸2组（每组3根）拉力试棒。
未变质的标注a，钠盐变质为b，锶变质为c。
拉力试棒也依次标注a，b，c。
2.1.2 在相同的冷却条件下，待试样完全凝结冷却后，在试样相同部位截取相同长度的试块，并做好标识。
拉力试棒的加工按铝合金拉力试棒标准加工车制。
2.1.3 对试样a，b，c进行加磨制，抛光，腐蚀加工，进行金相检测，硬度检测，拉力试棒进行抗拉测试。
2.1.4 对检测结果进行分析研究。
2.2 实验过程及结果3结束语金相图片显示，通过钠盐或者锶变质共晶硅的形态基本都被细化了，铝合金的机械性能和硬度得到良好的改善提高。
另外该次实验的生产条件下锶合金的变质效果要比钠盐的变质效果好一点，钠盐的变质效果比较缓慢一点，金相图片显示还有部分变质不足，而锶合金的变质速率比較快，金相图片中依然有部分晶粒出现变质衰退迹象。
ZL101A排气管的低压铸造工艺
材料成型及控制专业本科毕业论文ZL101A排气管的低压铸造工艺摘要本文对实际生产中的汽车排气管低压铸造进行了研究，研究了从制模、造型、合箱、浇注的整个过程。
根据生产排气管所选的材料（铝合金）的性能特点包括收缩率、流动性、成型性能等，以及排气管的具体工艺要求，完成了具体工艺设计：包括模型、造型、低压浇注时的充型、增压、铸型预热温度、浇注温度，铸型的涂料等。
针对浇铸后的铸件所产生的缺陷进行了分析并提出解决方法。
研究表明，低压铸造工艺有较好的通用性和灵活性，对于提高工艺出品率和毛坯使用率，提高综合经济效益有相当重要的作用：劳动条件得到改善,并可实现机械化和自动化，生产效率高，在铸造领域极有拓展低压铸造应用范围的必要。
关键词：低压铸造，铝合金，充型，浇注温度，涂料AbstractIn this thesis, the actual production of the automobile exhaust pipe for low pressure die casting for the study, carried out the product from the mold, molding, co-box, pouring the whole process. Selected according to the production pipe materials (aluminum alloy) and performance characteristics, including shrinkage, fluidity, formability, etc., and the exhaust pipe of the specific process requirements, to complete the detailed design: including model, model, and low pressure casting of charge when type, pressure, mold preheat temperature, pouring temperature, and the casts of the coatings. Casting defects produced on the analysis and proposed solutions. Low pressure casting process has good versatility and flexibility, which enhance the process yield and rough usage, to improve overall economic efficiency has an important role. Improved working conditions, and can be mechanized and automated, high production efficiency, expand in most areas of low pressure casting foundry application necessary.Key words: Low pressure die casting,aluminum alloy, filling, pouringtemperature, coating目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 低压铸造的发展史和目前国内外低压铸造概况 (1)1.3 低压铸造的基本特点 (3)1.3.1 目前国内低压铸造普遍存在的问题 (4)1.3.2 21世纪低压铸造的变化 (5)1.3.3 低压铸造的展望 (6)1.4 低压铸造 (7)1.4.1 低压铸造的原理 (7)1.4.2 低压铸造工艺设计 (8)1.4.3 低压铸造工艺 (8)1.4.4 低压铸造设备 (9)1.5 研究低压铸造的意义 (10)第2章实验材料、内容及方法 (11)2.1 实验材料 (11)2.2 实验设备 (12)2.3低压铸造流程 (13)第3章低压铸造的过程及铸件组织分析 (15)3.1 引言 (15)3.2 排气管低压铸造工艺设计 (15)3.2.1 浇注位置的确定 (15)3.2.2 浇注系统设计 (15)3.2.3 型砂和芯砂的材料、涂料 (16)3.2.4升液管 (16)3.2.5铸型排气 (16)3.2.6铝液精炼 (17)3.2.7浇注工艺参数 (17)3.3低压铸造充型模拟 (19)3.4造型及浇注 (21)3.5 结果分析 (23)3.5.1 低压铸造与其他铸造方法的比较 (23)3.5.2 低压铸造排气管铸件的缺陷及解决方法 (24)结论 (26)参考文献 (28)致谢 (30)绪论1.1 课题背景众所周知，铸造行业在机械制造工业中占有非常重要的位置，但它一直是消耗大户，资源利用率低，污染严重。
探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除
探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除在ZL101A铝合金铸造中，经常会出现Fe危害的现象，严重影响生态环境，因此，需要全面分析ZL101A铝合金性能特点，在明确铁相来源的情况下，对各类合金元素之间的关系进行了解，在改变铁相形态结构的情况下，减少铁相含量，以便于消除其中存在的Fe危害。
标签：ZL101A铝合金；Fe危害；消除措施对于ZL101A而言，具有一定的力学性能与耐腐蚀性能，可以应用在飞机构件生产工作中，在实际生产期间，需要利用高纯度原料，保证铝合金质量，将铁含量控制在0.1%左右，需要对各类生产环节进行管理，实现环保效果。
1 铁相来源与形式分析铝合金材料中含有杂质铁成分，因此，ZL101A铝合金中的铁相多源于原材料。
同时，在对其进行熔炼与铸造期间，会使用各类铁质工具，导致Fe被带入铝合金溶液中，出现铁相。
对于铝合金而言，主要的存在形式为：铝硅铁金属化合作，其中含有β与α两种铁相。
对于α铁相而言，其结构外貌与中国汉字较为相似。
对于β铁相而言，其结构外貌与“针”相似。
根据相关调查研究可以得知，“针”形状的铁相，会出现合金力学性能危害现象，而中国汉字形状的铁相所产生的危害程度较低。
一般情况下，铁相都是以“针”的形状出现在铝合金中。
“针”形状的铁相会对铝合金的力学性能产生较大程度的影响，与其中的含铁量相关，例如：在铝合金中“镁”数量增加的情况下，“针”形状铁相的数量就会随之增加，导致其受到严重影响。
2 ZL101A铝合金Fe危害的消除方式分析对于ZL101A铝合金而言，需要理清Fe的消除思路，一方面，要改善铝合金的外貌，减少其中存在的“针”形状铁相，使得中国汉字形状的铁相能够以其他形式出现。
另一方面，需要通过科学方式，直接减少其中存在的Fe元素。
2.1 铁相外貌的改善措施。
第一，对各类元素进行中和处理。
在ZL101A铝合金中，含有较多的特定Fe元素，以中国汉字形状或是“针”形状出现，对于铝合金的强度、性能等，都会产生一定的影响。
zl101a铝合金标准
zl101a铝合金标准一、化学成分zl101a铝合金的化学成分应符合gb/t 1173-2013中a-mn系合金的化学成分要求。
主要合金元素为铝、硅、镁、铜、锌、锰等元素，其中硅元素的含量应在0.4%~1.0%之间，镁元素的含量应在0.4%~1.1%之间，铜元素的含量应在0.2%~0.6%之间，锌元素的含量应在0.1%~0.5%之间，锰元素的含量应在0.1%~0.5%之间。
二、力学性能zl101a铝合金的力学性能应符合gb/t 1173-2013中a-mn系合金的力学性能要求。
其抗拉强度应不小于295mpa，屈服强度应不小于240mpa，延伸率应不小于2.5%。
三、铸造工艺zl101a铝合金可以采用金属型铸造或砂型铸造等方式进行生产。
在铸造过程中，应注意控制合金的浇注温度和冷却速度，以获得良好的铸造性能和力学性能。
同时，应避免过度热处理或冷加工导致合金性能下降的情况发生。
四、热处理zl101a铝合金可以通过热处理来提高其力学性能和耐腐蚀性能。
一般情况下，可以采用淬火和回火工艺进行热处理。
淬火温度应控制在535℃~565℃之间，回火温度应控制在200℃~300℃之间。
通过合理的热处理工艺，可以获得更高的抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能指标。
五、机械加工性能zl101a铝合金具有良好的机械加工性能，可以进行车、铣、钻、刨等机械加工操作。
在加工过程中，应控制切削速度和进给量，以避免产生裂纹或变形等问题。
同时，应注意保持工具和机床的清洁，以避免影响加工精度和质量。
六、耐腐蚀性能zl101a铝合金具有良好的耐腐蚀性能，可以在海洋环境、潮湿大气等恶劣条件下使用。
其耐腐蚀性能主要取决于合金成分和表面处理状态等因素。
在腐蚀环境下使用时，应注意定期进行涂层维护和检查，以保证其良好的耐腐蚀性能。
七、焊接性能zl101a铝合金可以采用熔化极氩弧焊、气体保护焊等焊接方法进行焊接。
在焊接过程中，应注意控制焊接温度和冷却速度，以避免产生裂纹和气孔等焊接缺陷。
ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验
ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验摘要: 汽车车轮是车辆承载的重要安全部件。
铝合金以其优异的比强度和比刚度，成为汽车轻量化的首选材料，使用比例逐年提高。
本文以某公司现有较为成熟的ZL101A铝合金车轮T6热处理工艺为基础，参照国内外热处理经验，通过调整热处理工艺参数，合理安排工艺，确保铝合金车轮原有性能不变或有所提高。
通过实验确定较为合适的固溶加热温度为535℃～540℃，在535℃、540℃固溶时，分别保温6h、5h可获得更高的力学性能；最适宜的时效温度是130℃、140℃，最佳时效保温时间为3.5h、4h。
关键词：ZL101A铝合金车轮；T6热处理工艺；固溶；时效Abstract:Wheel is an important safety component of vehicles. Aluminum alloy with its excellent specific strength and stiffness has been selected to use widely by cars as a lightweight material.Taking a more mature T6 heat treatment for ZL101A alloy wheels reference from a company, based on experience at home and abroad about the heat treatment process, by adjusting the heat treatment parameters, a reasonable arrangement process, to ensure that the performance of the original aluminum alloy wheels maintained or improved .Experimental results showed that a more appropriate solution to determine the heating temperature is 535～540 ℃. at 535 ℃, 540 ℃solution, respectively, insulation 6h, 5h obtain higher mechanical properties; and the most appropriate in this aging temperature is 130 ℃, 140 ℃;the optimum holding time is 3.5h and 4h.Key words: ZL101A aluminum alloy wheels; T6 heat treatment; solution; aging目录1 绪论 (1)1.1 铝合金车轮概述 (1)1.2 国内外铝合金车轮制造业现状 (1)1.2.1 国外铝合金车轮制造业现状 (1)1.2.2 国内铝合金车轮制造业现状 (2)1.3 铝车轮热处理工艺的研究背景及意义 (2)2. ZL101A铝合金车轮的生产工艺概况 (3)2.1 熔炼 (3)2.2 变质 (4)2.2.1 变质方法 (4)2.2.2 孪晶凹谷机制变质机理 (4)2.3 晶粒细化 (5)2.3.1 细化方法 (5)2.3.2 晶粒细化的机理 (5)2.4 铸造 (5)2.4.1 低压铸造的基本原理 (6)2.4.2 低压铸造的工艺流程 (6)3. ZL101A力学性能的主要影响因素 (7)3.1 合金元素的影响 (7)3.2 微观组织的影响 (8)3.3 熔体处理及热处理的影响 (8)4 ZL101A常见的冶金缺陷分析 (8)4.1缩孔 (8)4.2疏松 (9)4.3裂纹 (9)4.4偏析 (10)4.5夹杂 (11)4.6淬火加热过烧 (11)4.7针孔 (11)4.8气孔（气泡） (12)4.9固溶强化相溶解不完全 (13)4.10变质处理不足和变质过度（过变质） (13)5. ZL101A铝合金车轮热处理工艺的优化实验 (13)5.1 铝合金热处理工艺概述 (13)5.2 铝车轮热处理工艺优化试验方案的设计 (15)5.3 实验材料的制备 (16)5.4 实验设备的校验 (17)5.5优化试验工艺参数的确定 (19)5.6 实验制度的确定 (20)5.6.1 固溶制度的确定 (20)5.6.2 时效制度的确定 (21)5.7 实验结果分析 (23)5.7.1固溶实验结论与分析 (23)5.7.2时效实验结论与分析 (23)5.7.3综合实验结论与分析 (23)6.优化实验工艺与原试验工艺比较 (24)6.1化学成分的测定 (24)6.2力学性能的测定 (24)6.3金相组织检验 (25)7.结论与展望 (26)参考文献 (27)1 绪论1.1 铝合金车轮概述汽车车轮是车辆承载的重要安全部件。
铸造铝合金ZL101A中硅含量的测定
铸造铝合金 ZL101A中硅含量的测定摘要：使用碱溶法溶解铸造铝合金ZL101A并采用电感耦合等离子体发射光谱法对其中的硅含量进行测定。
通过选择元素的分析线来优化测试条件，利用基体匹配法消除基体干扰，对检测结果进行了相对标准偏差和回收率的计算。
关键词：碱溶法硅回收率 ICAP6500铸造铝合金的铸造成本低、质量轻、强度高和低温性能良好，广泛应用于航空航天、船舶、汽车以及大型设备当中。
铝合金硅元素含量测定国家标准中有两种方法，一种是硅含量在0.0010%～0.40%，采用钼蓝分光光度法，含量大于0.40%时采用重量法测定。
ZL101A属于Al-Mg-Si系铸造铝合金，其中硅元素含量在6.5%～7.5%之间。
传统方法只能选择重量法进行测定，而重量法过程十分繁琐，不易操作，而且检测周期较长。
此方法选择电感耦合等离子体发射光谱，通过分析和实验，实现了ZL101A中硅的快速分析，测量结果准确可靠，完全满足日常的检测工作任务。
1实验部分1.1 仪器设备光谱仪：美国Thermo公司的ICAP6500等离子体发射光谱仪1.2 试剂与溶液1.2.1 氢氧化钠溶液（400g/L）；1.2.2 盐酸（ρ约1.19g/ml）；优级纯1.2.3 硝酸（ρ约1.42g/ml）；优级纯1.2.4 盐酸（1+1）；1.2.5 硝酸（1+1）；1.2.6 过氧化氢（ρ约1.10g/ml）；1.2.7亚硝酸钠溶液，6%（称取6.0000g亚硝酸钠溶于20ml水中，溶解后，以水稀释至100ml，摇匀。
）；1.2.8高纯铝（Al≥99.99%）；1.2.9铝基体溶液，20mg/ml（称取20. 00 g经酸洗过的高纯铝（1.2.8）置于1000 ml烧杯中，盖上表皿，分次加入总量为600 ml盐酸(1.2.4)，待剧烈反应停止后，缓慢加热至完全溶解，然后加入数滴过氧化氢(1.2.6)，煮沸数分钟，分解过量的过氧化氢，冷却，将溶液移入1000ml的容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。
ZL101A铸铝硅合金与铝合金管6063-T6焊接工艺的研究与应用
ZL101A铸铝硅合金与铝合金管6063-T6焊接工艺的研究与应用首先，关于焊接工艺的研究现状。
过去的研究主要集中在焊接接头的结构设计、焊接接头的力学性能和热变形控制等方面。
此外，还有一些研究聚焦于优化焊接参数、焊接参数与焊接接头性能的关系等内容。
这些研究为进一步的工艺研究提供了基础。
其次，焊接工艺参数的选择是影响焊接接头质量的重要因素。
焊接工艺参数包括焊接电压、焊接电流、焊接速度、焊接时间等。
在选择焊接工艺参数时，需要考虑到材料的物理性质、焊接接头的结构特点以及预期的焊接接头性能。
通过适当的参数选择，可以实现接头的良好结合，提高焊接接头的强度和耐蚀性。
焊接性能的评价是对焊接接头质量的定量评估。
评价指标包括焊缝强度、焊缝的微观结构、焊接残余应力等。
在评价焊接性能时，需要利用一些实验手段如拉伸试验、显微组织观察等来进行定量评估。
通过评价焊接性能，可以判断焊接接头的强度及其适用领域。
最后，关于应用前景。
铝合金在工程领域具有广泛的应用前景，尤其是在汽车、航空航天、建筑等行业。
ZL101A铸铝硅合金与6063-T6铝合金在焊接工艺方面的研究与应用，将进一步推动铝合金材料的应用扩展。
通过不断改进焊接工艺，可以提高接头的焊接质量和性能，为铝合金材料在各个领域的应用提供更好的支持。
综上所述，ZL101A铸铝硅合金与6063-T6铝合金在焊接工艺方面的研究与应用，是一个具有重要意义的课题。
通过深入研究焊接工艺现状、选择合适的焊接工艺参数、评价焊接性能以及探索应用前景，可以进一步推动铝合金材料的应用发展，为相关行业的提高性能和降低成本提供有效的解决方案。
机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织和综合力学性能的影响
机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织和综合力学性能的影响分析机械振动频率和时间对ZL101铝合金组织和综合力学性能的影响。
方法：采用自制频三维振动台对ZL101铝合金组织和性能进行试验分析，并分析机械振动频率和时间对其性能和组织的影响。
试验结果：经过对比分析发现，垂直方向振动，而且机械振动频率为20～60Hz时，铸，抗拉强度和伸长率可达180MPa和2.7%，同时组织效果也比较好。
结论：ZL101铝合金机械振动能够有效降低针孔率，提高抗拉强度和伸长率。
标签：机械振动；ZL101铝合金组织；综合力学性能Abstract：The effects of mechanical vibration frequency and time on the microstructure and comprehensive mechanical properties of ZL101 aluminum alloy were analyzed. Methods：the microstructure and properties of ZL101 aluminum alloy were tested and analyzed using self-made frequency three-dimensional shaking table，and the effects of mechanical vibration frequency and time on the properties and microstructure of the alloy were analyzed. The results show that the tensile strength and elongation can reach 180MPa and 2.7% when the frequency of vertical vibration and mechanical vibration is 20～60Hz. At the same time，the effect of microstructure is better. Conclusion：the mechanical vibration of ZL101 aluminum alloy can effectively reduce the pinhole ratio and increase the tensile strength and elongation.Keywords：mechanical vibration；microstructure of ZL101 aluminum alloy；comprehensive mechanical properties本次研究中在總结以往研究经验基础之上，通过采取自制可在0～60Hz变频的三维振动装置，在动力学激励作用下金属液能够形核，并且达到了细化组织目的。
ZL101A铸造铝轮毂断裂失效分析
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理化检测
宏观观察 图 ! 为断裂的摩托车铝
轮毂 实 物 图。 摩 托 车 铝 轮 毂已发生整体变形， $ 个支 撑杆已有 5 个脱离轮圈， 仅 残留 一 个 支 撑 杆 与 轮 圈 相 连， 部分支撑杆中部亦发生 了断裂， 有 " 个支撑杆连同 中心轴完全与铝轮毂断开。 ##< 材质化学分析 对摩托车铝轮毂材质取样进行化学分析， 结果与 该合金的标准成分 （2M P 1!!N43!..$） 相符合。 ##?
铸造铝合金零部件并未严格按照设计要求的热处理工艺进行加工， 孔洞和成分偏析等缺陷以及大量的针状 +, 相和 ! （*-. /0" +,"） 相的存在， 降低了材料的力学性能， 是造成断裂的主要原因， 摩托车铝轮毂断裂为一典型的脆性解理断裂。 关键词：热处理工艺；金相组织；脆性解理断裂 中图分类号： 12"$% # ’ 文献标识码： * 文章编号： （"%%$） !%%!34&!5 %$3%%5&3%"
对断口进行电镜观察， 断口形貌表现为典型的脆性断 解理特征的小平面， 二次裂纹及沿晶断裂明显， 可见台
阶状的解理， （图 $、 。 "# 呈粒状不均匀分布在基体上 %）
［!］ 料的组织和性能有较大的影响 。硬度测试结果证
&
结果讨论
上述检测结果表明， 断裂的铝轮毂材质化学成分
实， 断裂的铝轮毂材质硬度未达到 ’()*)+ 铸造铝合 金按 1% 热处理标准的要求。材料的力学性能不能达 到设计要求， 同时在使用过程中由于受到交变应力的 作用， 在孔洞等缺陷附近易造成应力集中， 从而发生材 料的脆性断裂。
##=
硬度测试
高强ZL101A复杂承载铸件变质与性能优化研究
织等四个学习领域㊂(3)第三篇:铁路货运组织㊂含货物运输基础认知㊁发送作业组织㊁途中作业组织㊁到达作业组织等四个学习领域㊂(4)第四篇:接发列车工作㊂含车站技术作业㊁列车运行图㊁接发列车认知㊁接发列车相关规定㊁特殊情况下接发列车等五个学习领域㊂(5)第五篇:铁路调车工作㊂含调车工作基本要求㊁调车准备作业㊁驼峰作业㊁平面牵出线作业㊁编组列车作业㊁摘挂列车作业㊁取送车辆作业㊁停留车作业等八个学习领域㊂4.5㊀课程评价4.5.1㊀评价主体㊁周期及对象该课程评价由该课程责任教师负责实施,行业或企业相关利益方可对评价结果的使用及修订提出意见及建议;评价周期为1学期;评价对象是修习本课程的学生㊂4.5.2㊀评价方法(1)突出过程评价,结合课堂提问㊁小组讨论㊁实作测试㊁课后作业㊁任务考核等手段,加强实践性教学环节的考核,并注重过程考核㊂(2)强调课程结束后的综合评价,结合一个实际铁道运输专业综合应用场景,让学生介绍相关专业设施名称,并介绍其作用㊂充分发挥学生主动性和创造力,注重考核学生动手能力和在实践中分析问题㊁解决问题的能力㊂(3)建议在教学中分目标模块进行评分,对各部分评价权重或分值分配提出建议,并对目标达成情况进行评价㊂(4)具体说明:目标达成评价值=实际平均分/目标分值㊂过程评价包括教学过程中对学生的考勤㊁态度㊁任务完成㊁专项技能训练等进行评价;终期评价为期终考试,主要包括笔试和综合技能测试㊂课程按百分制进行考评,平时成绩和期终成绩总分均为100分,占课程总成绩比例分别为50%和50%;其中,过程评价结果为平时成绩,终期评价结果为期终成绩;学生课程成绩=平时成绩∗50%+期终成绩∗50%㊂4.5.3㊀结果判断及运用(1)课程成绩达到60分及以上,则通过本课程的学习;课程目标达成评价值达到0.6及以上,则本课程的目标达成为 合格 ㊂(2)若未通过本课程学习,建议重修课程;若本课程的目标达成不合格,建议重开本课程,并对课程实施过程进行改进和完善㊂5㊀结语实施 中文+职业技能 教育是推动国际中文教育和职业教育融合发展的重要举措,能够将国内技能鉴定标准㊁行业标准输出,是国家软实力的集中体现㊂但在项目推进过程中也存在如培养㊁认证的 中文+职业技能 双向师资力量不足, 中文+职业技能 国际推广基地建设不完善,项目管理运行机制不成熟等问题,随着 一带一路 深入,应不断凝练 中文+ 教育创新发展方向,推动中文的国际传播㊂参考文献[1]耿虎,马晨. 一带一路 中文+ 教育发展探析[J].闽南师范大学学报(哲学社会科学版),2021,35(01): 117-124.[2]教育项目研究组.构建 中文+职业技能 教育高质量发展新体系[J].中国职业技术教育,2021,(12):119-123. [3]曾广煜.卢旺达 中文+职业技能 教育实践与理论探索[J].中国投资(中英文),2022,(Z4):48-51.高强ZL101A复杂承载铸件变质与性能优化研究王晓明㊀刘㊀鹏㊀孙厚礼(中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111)摘㊀要:针对ZL101A合金以及铸件的结构特点及性能要求,开展了ZL101A合金的综合性能优化㊂本文从变质工艺㊁熔体处理㊁晶粒细化等3个方面进行了研究㊂结果表明:采用Sr变质,结合六氯乙烷与氩气旋转喷吹复合精炼,可有效提升ZL101A合金的综合力学性能,生产的铸件本体切取力学性能最高可达σbȡ320MPa,σp0.2ȡ270MPa,δ5ȡ10%㊂关键词:ZL101A合金;变质处理;晶粒细化中图分类号:TB㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀doi:10.19311/ki.1672-3198.2023.10.0801㊀概述铝合金铸件由于质量轻,比强度高,使得铝合金铸件在航空㊁航天㊁兵器及高铁等行业的需求量越来越大㊂随着高速磁浮交通的发展,铸铝件的需求量将逐渐扩大,时速600km/h的运营时速对铸铝件的综合服役表现也提出了更高的要求㊂高速磁浮铸铝件具有结构复杂㊁㊃832㊃薄壁异形的特点,传统铸造工艺难以满足其内部质量和本体性能要求㊂而铝硅系铸造铝合金的变质处理效果直接关系铸铝件内部质量和本体性能㊂工程上采用Sr㊁Na /K 等碱土金属对亚共晶硅铸造铝合金变质已有近50年,国外在相关方面的研究较国内早,也更全面㊂Na(K)元素的有效变质时间较短,一般不超过30分钟,且钠㊁钾盐对坩埚㊁天车等金属制件腐蚀明显,因不适用于工业生产现已慢慢淘汰㊂Sr 元素的有效变质时间可达到6小时,在20世纪80-90年代被广泛采纳,但由于其吸H(氢)倾向大且回炉料无法重复利用,国外工业体系已逐渐淘汰Sr 元素变质㊂目前,关于Sr 造成熔体吸氢的原因暂未达成共识,部分学者认为Al -Sr 中间合金存在Sr -H 化合物,在后续熔炼造成析氢;也有学者认为Sr 元素易吸水氧化,造成熔体吸氢㊂本文以高速磁浮关键承载复杂铸件托臂为对象,针对传统的Sb(锑)㊁Na(钠)㊁Sr(锶)三种有代表性的变质效果进行研究,通过优化Sr(锶)变质工艺提升铸件内部组织及本体性能㊂2㊀Sb (锑)变质铸件图1为经Sb(锑)变质的金相组织㊂依据前期生产经验,当Sb(锑)元素添加量为0.1%时,共晶硅变质效果最好,当Sb(锑)超过0.12%时,共晶硅开始粗化长大㊂可以看出,微观组织由性质不同的α-Al 相和共晶Si 相组成,α-Al 相有较好的塑性,Si 相属脆性相,为典型的两相合金㊂经Sb(锑)变质的共晶硅呈针状和板片状,因其受冷却速度的影响较大,采用砂铸生产的铸件变质效果一般,局部仍存在较粗大的片状共晶硅组织㊂经对比JB /T 7946.1-2017标准,Sb(锑)变质组织属于变质不充分级别㊂图1㊀铸件Sb (锑)变质金相组织经铸件本体取样检测,Sb(锑)变质后铸件的力学性能波动较小,抗拉强度为267-287MPa,屈服强度为235-247MPa,延伸率为2.0-3.5%㊂强度指标较高,延伸率较低㊂图2为Sb(锑)变质铸件的本体拉伸断口㊂可以看出,该视场区域未见疏松㊁针孔或夹杂类缺陷㊂拉伸断口呈现较多撕裂棱,大部为准解理台阶,少数表现出拉长的韧窝,但韧窝尺寸较小且较浅,合金具有一定的塑性㊂图2㊀Sb (锑)变质铸件本体拉伸断口3㊀Na (钠)变质铸件图3为采用Na(钠)变质的ZL101A 合金微观组织㊂可以看出,试样中存在明显的发气引起的疏松(孔洞)缺陷㊂局部放大可以看出,有效变质区域共晶硅均呈现细小的球化共晶硅颗粒,这是由于在铝液温度降低到液相线附近时,微溶于Al 中的Na(钠)元素开始析出,形成高度弥散的Na(钠)胶状质点,它们可吸附于硅的晶核表面,形成一层Na(钠)的薄膜,阻碍硅晶体长大,使硅结果过冷度增加㊂图3㊀采用Na (钠)变质的ZL 101A 合金微观组织图4为采用Na 变质的ZL101A 合金断口组织㊂可以看出,试棒断口整体疏松较多,分布在试棒外部和内部;同时,可观察到未熔的Na 盐存在,这对试棒的力学性能和疲劳性能有较大影响㊂图4㊀采用Na (钠)变质的ZL 101A 合金断口组织㊃932㊃4㊀Sr (锶)变质图5为常规工艺采用Sr(锶)变质工艺的铸件微观组织,Sr 添加量为0.04%㊂可以看出,铸件晶粒尺寸约150μm,与Sb(锑)变质的晶粒尺寸接近㊂此外,可以看到铸件中存在粗大的枝晶组织和大量的孔洞㊁疏松,Sr(锶)变质易造成熔体吸气,导致铸件内部出现超标针孔和疏松缺陷㊂此外,可以看到,经Sr (锶)变质后,共晶硅的尺寸明显细化,由Sb(锑)变质的针孔(或板状)改善为球状或短棒状㊂不论是针孔或是疏松,均会在孔洞的表面形成氧化膜,氧化膜充当一种杂质,与基体结合往往不紧密,在外应力存在条件下,这些缺陷(气孔㊁氧化物等)起到了缺口作用,会在周围引起应力集中,严重影响疲劳性能㊂图5㊀常规工艺变质的铸件本体因Sr 变质有效周期长,共晶硅球化效果好,Sr 变质铸件组织更均匀,综合考虑工程化应用便捷性,本项目选择以Sr 变质为研究对象,在此基础上对熔体处理和铸件内部质量提升进行研究㊂5㊀低发气量Sr (锶)变质与性能优化在ZL101A 合金中加入微量Sr(锶)变质,无论是Sr(锶)以破坏表层氧化膜或是以易吸附[H]原子造成熔体吸气机理为主导,这都会导致铸件中针孔㊁气孔和疏松等内部缺陷的增加㊂因此,研究Sr(锶)变质的去气化十分重要㊂(a)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)图6㊀不同精炼工艺下的断口形貌分析(a )C2Cl6精炼;(b )C2Cl6(多加30%)+氩气精炼+真空抽气㊂对于铝合金熔体净化,最常见㊁有效的工艺是采用C 2Cl 6精炼,其精炼作用是氯化铝气泡吸附熔液中的气体和悬浮在熔液中的固态夹杂物㊂图6为在熔炼工艺改善前㊁后的试块断口情况㊂图6a 为经质量分数为0.6%精炼剂(C 2Cl 6)精炼后的断口,可以看出精炼后的熔体断口呈灰色,且断面存在明显的大尺寸白点(针孔)和少量黑色夹杂㊂图6b 为增加30%精炼剂(质量分数为0.78%),然后采用高纯氩气喷吹处理(喷吹20min)后,然后进行真空抽气的断口㊂可以看出,加强精炼后,断面白点(针孔)数量明显减少且白点尺寸明显变小,熔体冶金质量提升明显㊂图7为采用熔体优化处理工艺后Sr(锶)变质的铸件本体金相组织㊂可以看出,相对于Sb(锑)变质而言,采用Sr(锶)变质可以有效球化㊁细化共晶硅组织,共晶硅多呈短棒状和球状,晶粒尺寸约70μm㊂此外,经熔体优化工艺处理㊁热处理调控工艺处理(后面详细阐述)后,基体中的针孔㊁疏松缺陷明显减少㊂图7㊀采用熔体优化工艺的Sr (锶)变质铸件本体金相组织经测试,优化工艺后铸件本体拉伸力学性能达到σbȡ320MPa,σp0.2ȡ270MPa,δ5ȡ10%㊂6㊀结语(1)针对传统铸造工艺,Sb 变质㊁Na 变质不适用于大型复杂承载结构件,Sb 变质铸件存在组织变质不足问题,Na 变质有效期短㊁铸件组织不均匀,以上对铸件性能均有不利影响;(2)相比Sb 变质,Na 变质㊁Sr 变质后的共晶硅变质效果最好,添加一定量的Sr 后,共晶硅组织呈细小㊁短棒状,但容易造成熔体吸气,基体中存在明显针孔和疏松;(3)Sr 变质更适用于高强ZL101A 复杂承载铸件研制与生产,采用六氯乙烷+旋转喷吹可有效减少熔体中的氢含量,减少铸件吸氢,可大幅提升铸件内部质量和力学性能㊂参考文献[1]严陆光,徐善纲,孙广生,等.高速磁悬浮列车的战略进展与我国的发展战略[J ].电工电能新技术,2002,21(4):1-8.[2]郑来苏.铸造合金及其熔炼[M ].西安:西北工业大学出版社,1994.[3]何毅,杨湘杰,方立高,等.A356合金半固态挤压铸造数值模拟及模具优化[J ].特种铸造及有色合金,2017,(2):160-162.[4]陈宇强,张文涛,张浩,等.T6I6处理对Al-Si-Mg-Cu 铸铝时效析出及疲劳行为的影响[J ].材料导报,2020,(7):14122-12128.㊃042㊃。
ZL101铝合金半固态微挤压流动性研究
。因此，有必要对微塑性技术进
1
上海交通大学硕士学位论文
绪论
1.2 微成形技术
1.2.1 微成形技术理论基础 微塑性成形(micro-forming)指加工的产品尺度至少在两个维度上是在毫米量级以 下的塑性成形方法，是以塑性加工方式生产毫米到微米量级微型零件的工艺技术[3,4]。 与传统的塑性成形技术相比，微成形技术具有新特点[2-5]: (1) 本构关系与材料特征尺度相关。(2) 尺度效应现象的出现。(3) 材料呈现出各 向异性。 (4)微加。 (6) 摩擦和润滑发生了变化。(7) 模具设计和制造发生了变化。(8) 相关数据的测试方 法与测试仪器在微小尺度下变得特殊，传统的理论、方法和设备已经不再完全适用。 相对于其它的微型件制造技术，微塑性成形技术在很多方面具有明显的优势[2-5]： (1) 加工精度高。由于在微成形过程中材料与模具紧密接触，微成形零件尺寸精 度、表面粗糙度等均可以达到较高要求，适合于微小高精度零件的净生产。(2) 生产 效率高， 适于大批量生产。 微成形技术是利用材料的塑性变形来实现微型零件的制造， 可对同样结构的微型零件通过模具进行高速制造，以满足对微型零件的大量需求。(3) 材料利用率高。微成形技术通过材料塑性变形生产微型零件，材料损失很少。(4) 加 工形状多样。微成形技术可以通过模具加工复杂三维微型零件。(5) 低加工成本。微 成形技术对加工仪器、设备、环境等要求相对较低，生产成本较低。(6) 可加工材料 广泛。微成形技术可对大部分金属进行加工。 1.2.2 微成形技术研究现状 (1) 尺度效应研究 由于尺寸的微小化，金属微成形与传统的金属塑性加工相比有很大差异。当材料 微观结构的绝对尺寸、工具和坯料的表面粗糙度以及坯料与工具间的润滑状态保持不 变，工艺按微小尺寸比例缩小时，金属的成形行为会发生一定的变化。因成形件尺寸 极其微小，导致成形件的表面积与体积的比值大幅度增加而引起的“尺度效应”，使
ZL101A力学性能的研究
▪(GBiblioteka /T 1173-1995)铸造方法及其热处理工艺参数
▪ 砂型铸造，必须进行变质处理(SB) ▪ 钠或锶 ▪ 合金状态：T6（固溶处理后完全人工
时效）大部分铸铝合金采用T6规范
重力铸造和低压铸造
对ZL101A铝合金的力学性能和 微观组织的影响
▪ 参考文献：《低压铸造对ZL101A合金力学性能的改善》 ——西北工业大学、
总体来看：采用低压铸造、变压铸造、金属型铸造、 固溶充分、控制杂质含量（特别是Fe杂质）
延伸率不足：适当降低时效温度及保温时间 拉伸强度不足：时效温度170℃；提高Si含量
acknowledge:Guowei Zeng
固溶处理固溶处理温度5405保温时间610h水冷60100为获得良好的时效强化效果在不发生过热过烧及晶粒长大的条件下淬火加热温度高些保温时间长些有利于合金元素充分融入基体中从而获得最大过饱和度的均匀固溶体
ZL101A力学性能的研究
▪ 主要元素：
▪ Al ▪ Si 6.5~7.5 ▪ Mg 0.25~0.45 ▪ Ti 0.08~0.20
广西大学
▪ 160度处理可以得到较好的综合性能（强度和塑性）
▪ 低压铸造充型平稳，减少氧化夹杂；凝固 时具有一定的压力，枝晶间补缩的效果显 著。同时其凝固速度较重力浇注也快得多， 微观组织更加致密。从而使低压浇注比重 力浇注的力学性能，特别是伸长率大幅度 提高。
固溶处理
▪ 固溶处理温度540±5℃，保温时间6~10h， 水冷60~100℃
▪ 为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、 过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度 高些，保温时间长些，有利于合金元素充 分融入基体中，从而获得最大过饱和度的 均匀固溶体。 也即有更好的力学性能。
ZL101A力学性能的研究
主要元素：
Al Si 6.5~7.5 Mg 0.255)
铸造方法及其热处理工艺参数
砂型铸造，必须进行变质处理(SB) 钠或锶 合金状态：T6（固溶处理后完全人工 时效）大部分铸铝合金采用T6规范
固溶处理
固溶处理温度540±5℃，保温时间6~10h， 水冷60~100℃ 为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、 过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度 高些，保温时间长些，有利于合金元素充 分融入基体中，从而获得最大过饱和度的 均匀固溶体。 也即有更好的力学性能。
时效工艺
参考文献：《时效工艺对ZL101A合金性能的影响》
——北京航空材料研究院
ZL101A合金比较理想的时效制度 为170℃,保温9～13h。
总体来看：采用低压铸造、变压铸造、金属型铸造、 固溶充分、控制杂质含量（特别是Fe杂质） 延伸率不足：适当降低时效温度及保温时间 拉伸强度不足：时效温度170℃；提高Si含量
acknowledge:Guowei Zeng
重力铸造和低压铸造
对ZL101A铝合金的力学性能和 微观组织的影响
参考文献：《低压铸造对ZL101A合金力学性能的改善》 ——西北工业大学、 广西大学
160度处理可以得到较好的综合性能（强度和塑性）
低压铸造充型平稳，减少氧化夹杂；凝固 时具有一定的压力，枝晶间补缩的效果显 著。同时其凝固速度较重力浇注也快得多， 微观组织更加致密。从而使低压浇注比重 力浇注的力学性能，特别是伸长率大幅度 提高。
ZL101A铸造铝合金弥散性孔洞原因分析
２．０４
０．７９
０．４０
２ 综合分析
（ １） 无论从射线探伤的角度， 还是从缺陷微观 形貌特征的角度来分析， 该缺陷均属于缩松、疏松 类 缺 陷［２］。
（ ２） 由 于 ＺＬ１０１Ａ 以 前 未 出 现 如 此 严 重 的 缩
６０
《热加工工艺》２００６ 年第 ３５ 卷第 １３ 期
铸 造·锻 压 （４） Ｃａｓｔｉｎｇ ＆ Ｆｏｒｇｉｎｇ
松缺陷， 大量出现弥散分布于整个铸件的缩松表
明材料或熔炼工艺出现异常。为分析原因， 重新采
购不同厂家的原材料 ＺＬ１０１Ａ 重熔锭， 浇铸不同
规格的精炼除气试样进行比对工艺试验， 结果如
表 ２、表 ３ 所示。
表 ２ 精炼除气工艺效果（ 原厂家）
经过会议讨论， 通过“第十次全国锻压协会秘书长会议”将由武汉铸锻热行业协会筹办。瑞安锻压协会申请承办 第十一次全国锻压协会秘书长会议。
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收稿日期： ２００６－０６－０９ 作者简介： 杜行（ １９７３－） 男， 陕西长安人， 工程师，主要从事理化、无
损检测和失效分析工作；电话： １３５７１８６０１９２； Ｅ－ ｍａｉｌ： ｄｕｈｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
图 ３ 缩松缺陷 ＳＥＭ 形貌 ×３２０
表 １ 缩松处微区成分（ 质量百分比， ％）
Ｃ
Ｏ
一段时间以来， 我单位多批次的 ＺＬ１０１Ａ 铝 合金铸件由于 Ｘ 射线探伤不合格， 出现批量报 废； 一些不探伤的铸件也由于热处理后强度不合 格成为废品， 主要原因均为铸件出现很多细小孔 洞， 分布特征与针孔相似。
ZL101A-T6合金力学性能分析及断口
ZL101A-T6合金力学性能分析及断口作者：魏啟金吴云波盛晓菲来源：《科技创新与应用》2020年第01期摘 ;要：文章通过力学性能检测，断口扫描电镜分析等检测手段，对ZL101A-T6合金进行研究，得到如下结论：（1）ZL101A-T6合金平均抗拉强度295MPa，屈服强度246MPa，延伸率6.3%。
（2）合金为韧性断裂，断口中存在大颗粒裂纹源。
（3）合金的大韧窝内的裂纹源为含Fe相。
（4）ZL101A-T6合金存在粗大枝晶，影响合金的力学性能。
关键词：ZL101A;T6;力学性能中图分类号：TG146.21 文献标识码：A 文章编号：2095-2945（2020）01-0116-02Abstract： In this paper， the ZL101A-T6 alloy was studied by means of mechanical property testing， fracture scanning electron microscopy analysis， etc. The following conclusions were obtained：（1）The average tensile strength of ZL101A-T6 alloy is 295 MPa， the yield strength is 246 MPa， and the elongation is 6.3%. （2）The alloy is ductile fracture， and there is a large particle crack source in the fracture. （3）The source of cracks in the large dimples of the alloy is the Fe-containing phase. （4）ZL101A-T6 alloy has coarse dendrites， which affects the mechanical properties of the alloy.Keywords： ZL101A; T6; mechanical propertiesZL101A，通常称为ZAlSi7MgA。
《SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究》
《SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究》SiCp-ZL101复合材料半固态模锻制备及性能研究一、引言随着现代工业技术的不断发展，复合材料因其优异的物理和机械性能，在众多领域中得到了广泛的应用。
SiCp/ZL101复合材料作为一种典型的金属基复合材料，其高强度、高硬度、良好的耐热性和耐腐蚀性等特点，使其在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
本文以SiCp/ZL101复合材料为研究对象，重点探讨了其半固态模锻制备工艺及其性能的研究。
二、半固态模锻制备工艺1. 材料选择与预处理在半固态模锻制备过程中，首先需要选择合适的SiC颗粒和ZL101基体合金。
SiC颗粒具有高硬度、高强度、良好的热稳定性等特点，而ZL101基体合金具有良好的铸造性能和加工性能。
在选择好材料后，需要对原料进行预处理，包括除杂、干燥等步骤，以保证后续制备过程的顺利进行。
2. 半固态制备技术半固态制备技术是制备SiCp/ZL101复合材料的关键步骤。
通过控制温度、搅拌速度等参数，使ZL101基体合金在半固态状态下与SiC颗粒充分混合，形成均匀的复合材料浆料。
这一过程中，需要严格控制温度和搅拌时间，以保证复合材料的均匀性和稳定性。
3. 模锻工艺模锻工艺是半固态模锻制备过程中的重要环节。
将制备好的复合材料浆料倒入模具中，通过施加压力使其充满模具型腔，并完成成型过程。
在模锻过程中，需要控制模锻压力、模锻温度等参数，以保证制品的成型质量和性能。
三、性能研究1. 力学性能通过对SiCp/ZL101复合材料进行拉伸、压缩等力学性能测试，可以了解其抗拉强度、抗压强度等力学性能指标。
实验结果表明，SiCp/ZL101复合材料具有较高的抗拉强度和抗压强度，且随着SiC颗粒含量的增加，其力学性能呈现出先增后减的趋势。
这表明适量添加SiC颗粒可以有效地提高复合材料的力学性能。
2. 耐磨性能耐磨性能是评价复合材料性能的重要指标之一。
通过对比不同SiC颗粒含量的SiCp/ZL101复合材料的耐磨性能，可以发现随着SiC颗粒含量的增加，复合材料的耐磨性能呈现出逐渐增强的趋势。
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重力铸造和低压铸造
对ZL101A铝合金的力学性能和 微观组织的影响
▪ 参考文献：《低压铸造对ZL101A合金力学性能的改的综合性能（强度和塑性）
▪ 低压铸造充型平稳，减少氧化夹杂；凝固 时具有一定的压力，枝晶间补缩的效果显 著。同时其凝固速度较重力浇注也快得多， 微观组织更加致密。从而使低压浇注比重 力浇注的力学性能，特别是伸长率大幅度 提高。
固溶处理
▪ 固溶处理温度540±5℃，保温时间6~10h， 水冷60~100℃
▪ 为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、 过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度 高些，保温时间长些，有利于合金元素充 分融入基体中，从而获得最大过饱和度的 均匀固溶体。 也即有更好的力学性能。
时效工艺
▪ 参考文献：《时效工艺对ZL101A合金性能的影响》
▪
——北京航空材料研究院
ZL101A合金比较理想的时效制度 为170℃,保温9～13h。
总体来看：采用低压铸造、变压铸造、金属型铸造、 固溶充分、控制杂质含量（特别是Fe杂质）
延伸率不足：适当降低时效温度及保温时间 拉伸强度不足：时效温度170℃；提高Si含量
acknowledge:Guowei Zeng
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