高强韧铸造铝合金材料研究进展
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稀土对铝合金力学性能影响的研究进展一、稀土元素对铝合金的强化作用稀土元素在铝合金中的加入可以通过多种方式对其进行强化。
稀土元素可以形成固溶体强化,通过扩散控制晶粒生长和改善晶界结构来提高材料的强度和硬度。
稀土元素还可以形成沉淀物强化,通过在晶间扩散产生的沉淀物来提高材料的强度。
稀土元素还可以与铝合金中的其他元素形成间隙固溶体,提高合金的塑性和韧性。
二、稀土元素对铝合金的晶粒细化作用铝合金的晶粒尺寸对其力学性能有着重要影响,晶粒细化可以提高材料的强度和塑性。
稀土元素的加入可以有效地细化铝合金的晶粒,进而改善材料的力学性能。
这是因为稀土元素可以在晶界处形成固溶体,阻碍晶界的迁移,使得晶界的能量增加,从而抑制晶界的生长,实现晶粒细化。
三、稀土元素对铝合金的耐热性能影响稀土元素还可以显著地提高铝合金的耐热性能。
当合金处于高温环境下时,稀土元素可以形成不同形式的稳定相,阻碍材料的晶粒长大,从而提高了材料的耐热性能。
稀土元素的加入还能够减小合金的热膨胀系数,改善合金的热稳定性。
四、稀土元素对铝合金的抗腐蚀性能影响研究表明,稀土元素的加入可以提高铝合金的抗腐蚀性能。
这是因为稀土元素可以在合金中形成致密的氧化膜,阻止金属与外界介质的直接接触,从而减缓了合金的锈蚀速度。
稀土元素还可以提高合金表面的亲水性,使得合金更加耐蚀。
五、稀土元素对铝合金可加工性的影响稀土元素的加入对铝合金的可加工性也有一定的影响。
研究发现,适量的稀土元素加入可以使得铝合金的变形抗力降低,塑性增强,从而提高了合金的可加工性。
稀土元素的加入还可以改善合金的断裂韧性和疲劳寿命,使得合金更加适合复杂的加工工艺。
结论稀土元素在铝合金中的加入可以显著改善合金的力学性能,包括强化作用、晶粒细化作用、耐热性能提高、抗腐蚀性能提高以及可加工性的改善。
目前的研究还存在一些问题,如稀土元素的最佳添加量、添加顺序、添加方式等方面还需要进一步的研究。
未来需要加强对稀土对铝合金力学性能影响的研究,以实现更好地应用和推广。
铸造铝合金强度引言铝合金是一种轻质、强度高、耐腐蚀、可回收利用的材料,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
铸造是制造铝合金零件的常用工艺之一,其强度对于保证零件的使用性能至关重要。
本文将探讨铸造铝合金强度的影响因素和提高强度的方法。
影响铝合金强度的因素铸造铝合金强度受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 铝合金成分铝合金成分中的合金元素类型和含量是决定其强度的重要因素。
常见的合金元素有铜、锌、镁等,通过调整合金元素的含量可以改变铝合金的强度。
例如,增加铜的含量可以提高铝合金的强度。
2. 铸造工艺铸造工艺是指铝合金熔炼、浇铸和凝固过程中的操作方法和条件。
合理的铸造工艺可以避免铝合金产生气孔、夹杂等缺陷,提高其强度。
例如,适当的浇注温度和速度可以减少气孔的生成,保证零件的致密性。
3. 热处理热处理是改变铝合金组织和性能的一种方法。
通过不同的热处理工艺,可以使铝合金达到不同的强度水平。
常见的热处理工艺有时效处理、固溶处理等。
例如,T6时效处理可以显著提高铝合金的强度。
4. 技术装备铝合金铸造中所使用的技术装备也会对铸造铝合金的强度产生影响。
高性能的铸造设备和先进的工艺能够保证铝合金的铸造质量,提高其强度。
提高铝合金强度的方法为了进一步提高铝合金的强度,以下几种方法可供选择:1. 优化合金配比通过调整铝合金中不同合金元素的含量,找到最佳的合金配比,可以有效提高铝合金的强度。
例如,增加镁的含量可以提高铝镁合金的强度。
2. 优化铸造工艺合理的铸造工艺可以提高铝合金的致密性和均匀性,进而提高强度。
例如,控制浇注温度和速度,采取适当的冷却措施,可以减少铸造缺陷,提高铝合金的强度。
3. 应用热处理工艺热处理是提高铝合金强度的重要手段之一。
选择合适的热处理工艺,对不同类型的铝合金进行适当的固溶和时效处理,可以显著提高其强度。
4. 使用先进的技术装备先进的技术装备可以提高铝合金的铸造质量,提高其强度。
例如,自动化铸造设备可以提高铸造的精度和可重复性,减少缺陷的产生。
2021年第4期/第70卷有色合金im431汽车轮毂用A356铝合金合金化的研究进展何芳1,庄林忠2,何国元1,李宏祥2,裔国宇1(1.大亚车轮制造有限公司,江苏镇江212300; 2.北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083)摘要:A356合金是目前应用最广的汽车轮毂用铝合金,但由于其强度不高,无法满足现代轮毂进一步轻量化的要求。
而基于该合金对其成分进一步优化、改进甚至开发出新型高强铸造铝合金无疑是提高力学性能并进一步实现汽车轮毂轻量化最有效的方法之一。
本文回顾了国内外在A356合金微合金化方面的研究进展,并详细阐述了合金元素对其微观组织和力学性能的作用规律,同时对现代轮毂用新型高强韧铸造铝合金的研发方向进行了展望。
关键词:A356合金;轻量化;力学性能;合金化作者简介:何芳(1968-),男,高 级经济师,硕士,主要从 事技术研发及项目管理工 作。
电话:*************中图分类号:TG146.21文献标识码: A文章编号:1001*4977(2021)轮毂作为汽车当中的一个重要部件,不仅影响着汽车的安全性和操控性,而 且对汽车的节能与轻量化程度也具有重要的影响。
近年来,汽车轮毂趋于选用质量 轻、综合性能好、表面质量高、可回收利用以及成本低的材料制造[1]。
因此,铝合金 汽车轮毂应用优势逐渐越发明显,在汽车制造、生产中得到广泛应用[M]。
A356合金 是可热处理强化的铸造铝合金,具有良好的铸造性能,广泛应用于各种汽车铸件,是世界各国广泛采用的汽车车轮材料[〜。
但是该合金强度不高,在T5状态下其抗拉强 度仅为265 MPa,无法满足现代汽车轮毂进一步轻量化的要求。
为了在不降低其他性 能的前提下进一步提高该合金的强度,使该合金能够满足日益增长的汽车轻量化需 求,研究人员从以下四个方面开展了相关研究:①合金化:目前研究的合金化元素 主要包括Si、Mg、Cu、Mn等,合金元素主要起强化合金基体,改善合金组织形貌作 用;②选择更佳的细化剂与变质剂:A356合金细化剂与变质剂种类繁多,目前研究 热点是使用稀土元素作为变质剂,工业上使用最广泛的细化剂与变质剂为Al-Ti-B与 Sr,细化剂与变质剂的加入可以显著细化基体铝组织,变质共晶硅形貌,改善合金 力学性能;③铸造工艺优化:汽车轮毂成形主要有铸造法与锻造法,其中低压铸造 法应用最广,随着科技的发展,半固态成形技术也应用于铝合金制造,适当的铸造 工艺可以获得更优的轮毂并减小生产成本;④热处理工艺优化:A356合金轮毂使用 最广泛的热处理工艺为T6热处理(固溶+人工时效),目前也研究了间断时效、双级 时效等热处理工艺的影响,优化热处理工艺可以优化共晶硅形态与尺寸,并改善合 金金属间相的形态与分布,以获得更佳的力学性能。
高强韧类高真空压铸铝合金材料技术条件1.范围本标准规定了高强韧类高真空压铸铝合金材料的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输。
本标准适用于以铸锭或合金液为产品的高强韧类高真空压铸铝合金材料。
2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法GB/T 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T 231.1-2009 金属材料布氏硬度试验第1部分GB/T 1173-2013 铸造铝合金GB/T 3075-2008 金属材料疲劳试验轴向力控制方法GB/T 3246.1-2012 变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分:显微组织检验方法GB/T 5678-2013 铸造合金光谱分析取样方法GB/T 7999-2015 铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法GB/T 8733-2016 铸造铝合金锭GB/T 13822-2017 压铸有色合金试样GB/T 20975-2018(所有部分)铝及铝合金化学分析方法GB/T 23301-2009 汽车车轮用铸造铝合金GB/T 32186-2015 铝及铝合金铸锭纯净度检验方法GJB 5909-2006 铝及铝合金中氢的测定加热提取热导法标准YS/T 1004-2014 熔融态铝及铝合金3.术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1 高强韧类压铸铝合金材料High strength and toughness aluminum alloy material抗拉强度超过180MPa,屈服强度超过120MPa,同时伸长率在8%以上的适合于压铸成形的铝合金材料。
3.2 高真空压铸 high vacuum die casting压铸前首先抽出型腔中的气体,使模具型腔中的真空度控制在≤100mbar,让合金液在真空下压铸成形为试样或零件。
工装设计高强度铝合金铸造工艺宋秋龙(中信戴卡股份有限公司,河北 秦皇岛 066000)摘 要:随着科学技术的飞速发展,我国合金工业也在不断发展,高强度压铸铝合金的研究对合金工业具有重要的意义。
但是,当前的铝合金铸造技术很难满足许多市场的需求。
在研究中,对高强度压铸铝合金内容进行了研究,以分析高强度压铸铝合金的优化方法,为合金工业的发展提供参考。
关键词:高强度;铝合金;铸造工艺引言:铝合金以其良好的外观,重量轻,良好的加工性能以及良好的物理和化学性能而在许多行业中得到广泛使用。
但是,由于铝合金的凝固温度的范围大,因此在铸造过程中容易产生缩孔,气孔或氧化等缺陷。
因此,人们必须在铝合金铸造工艺中严格控制和优化各种参数和工艺来保证铝合金铸件的质量。
一、铝合金铸造的优越性(一)铸造生产是向各种行业提供机械零件铸造的主要方法之一。
铸造生产的优点不仅在于获得机器零件的形状,而且还可以改善材料的内部结构并改善机器性能。
通常,许多重要的机械零件具有受力大、力学性能高的要求,是通过铸造方法铸造的。
最近几年,飞机结构零件几乎使用所有铝合金模架,大量的铝和铝合金零件以及模架用于替换原始的钢结构零件,例如车轮,底梁,油箱车轮,火车油缸,木材机体,直升飞机的动环和固定环,纺织机的机架,轨道和线路板等。
铝合金铸件具有一系列优良的性能,因此应用范围广泛,市场潜力巨大,应用前景好。
特别是在飞机核心部件和汽车车轮的铸造中拥有丰富的应用场景。
(二)铝合金铸件是减轻重量的理想材料。
由于铝和铝合金的优异性能,它已广泛用于机械,汽车,铁路运输,船舶,建筑,桥梁,化工,电气,电子,仪器仪表,五金和家庭用品等各个领域。
由于铝合金具有出色的可塑性,因此可以加工成各种形状复杂的高精度五金零件。
铸造是目前最先进的铸造铝铸件的加工方式,一般是采用砂型模或金属模将加热为液态的铝或铝合金浇入模腔,然后用大型铸造压力机反复将其压在模型上,而得到各种达到符合适用标准的形状和尺寸的纯铝或铝合金的设备器件铝零件或铝合金零件。
第5卷 第1期2021年1月宇航总体技术Astronautical Systems Engineering TechnologyVol.5No.1Jan.2021收稿日期:2019-12-12;修订日期:2020-03-12基金项目:国家自然科学基金(U183720013)作者简介:李倩云(1974-),女,硕士,高级工程师,主要研究方向为运载火箭结构设计。
E-mail:zybzyrsbt1@126.com高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究李倩云,胡 勇,王 辰,王 迪,张 东(北京宇航系统工程研究所,北京100076)摘 要:针对现有铝合金薄板加筋条铆接或轧制厚板铣削的制造方式已经难以满足新型运载火箭舱段壁板在轻量化、高性能和低成本快速制造等方面的发展需求,从挤压成形所具有的高效率、高成形精度和良好的稳定性等特点出发,围绕高强韧高成形性可焊铝合金设计、高纯均质熔铸工艺、挤压流变整体成形以及复杂断面构件热处理调控的研究,提出采用带筋筒形件挤压开坯、精近成形后剖展的方法,制造宽幅薄壁高筋壁板,在降低宽幅薄壁高筋壁板对工装高要求的同时提高成形稳定性,并兼具高效、低成本、高性能等特点,能够支撑轻质高强薄壁大型舱段的高性能、低成本、高效制造。
关键词:薄壁高筋大型壁板;高强铝合金;强塑性变形;形性协同 中图分类号:V421 文献标识码:A文章编号:2096-4080(2021)01-0019-08Research of Precise Manufacturing Technology for LargeThin Wall Panel with High Ribs Made ofHigh Strength Aluminum AlloyLI Qianyun,HU Yong,WANG Chen,WANG Di,ZHANG Dong(Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering,Beijing 100076,China)Abstract:The existing manufacturing methods including thin plate with riveting ribs or milling ofrolled plates have been difficult to meet the development needs of new launch vehicle cabin wallpanels in terms of light weight,high performance and low cost and rapid manufacturing.Based onthe high efficiency,high forming accuracy and good stability,the research focuses on the design ofnovel ultra-high strength aluminum alloy,high-purity homogeneous casting process,integral ex-trusion,and heat treatment control of complex cross-section components.A new method of sym-metrical extrusion of ribbed cylindrical parts and dissected after precise close-form thinning tomanufacture thin wall panel with high ribs is proposed,with which the requirementof industrial e-quipment for wide-width thin-wall panel with high ribs is reduced,and the forming stability is im-proved.Also,this method is high efficiency,low cost and high performance,which supports theefficiency manufacture of light weight and high-strength thin-wall large-sized cabins with high per-formance and low cost.宇航总体技术2021年1月Key words:Thin wall panel with high ribs;High-strength aluminum alloy;Severe plastic deform-ation;Shape and properties coordination0 引言运载火箭是完成国家重大航天工程和实现航天强国的基本保证,《2017—2045年航天运输系统发展路线图》规划中提到[1],到2020年,我国长征系列运载火箭将达到国际一流水平,同时面向全球提供多样化的商业发射服务,并实现运载火箭的低成本制造,这对火箭结构的高性能、低成本、高效制备提出了更高的要求。
文章编号:1005-2046(2004)01-0013-05铸造锌铝合金的研究进展及其应用陆 伟,严 彪(同济大学材料科学与工程学院,上海市金属功能材料开发应用重点实验室,上海200092)摘 要:回顾了锌铝合金的研究历史,并详述了锌铝合金的成分、显微组织与性能的关系,以及变质、晶粒细化、热处理和其它工艺对锌铝合金的性能和组织结构的影响,最后介绍了铸造锌铝合金的应用,并对锌铝合金的发展趋势作了展望。
关键词:铸造锌铝合金;稀土变质;晶粒细化;热处理;显微组织中图分类号:TG 14611+3 文献标识码:A收稿日期:2003206205作者简介:陆 伟(1981~),男,硕士研究生,主要从事锌铝合金、纳米晶材料的研究。
1 前 言本世纪初,为代替锡和铅用于制造印刷铅字,人们开发了最早的一种Zn 2Sn 2Cu 2Al 合金,其中Sn6%、Cu5%、Al015%。
但是,早期的锌合金存在许多缺点,如易于晶间腐蚀、过早失效以及在潮湿环境下易开裂等,因而不能成为具有优良性能的工程材料。
随着科学技术的进步以及人们对锌合金的大量深入研究,改善锌合金的缺陷已成为现实。
1930年左右,美国新泽西锌合金公司研制出了Z amak3和Z amak5锌铝压铸合金。
在二次世界大战前和战争期间,德国由于铜资源紧缺,而用重力铸造锌铝合金代替铜制造轴瓦、轴套等轴承材料。
上个世纪60年代末到70年代,先后由美国和加拿大研制出了Z Al2、Z A27和Z A8等合金,构成锌铝合金系列。
1984年,美国材料与试验学会将其列入了AST M 标准,使锌铝合金进入了标准化、系列化年代。
我国于上个世纪80年代初,对这一系列锌铝合金开始试验研究,且有较快发展。
锌铝合金具有许多优良的特性,比如密度较低、热导率和电导率适中、极限抗拉强度高、耐磨性好、承载性好、无磁性以及碰撞时不产生火花等;同时,锌铝合金熔点低、耗能少、成本低廉、成型方便且无污染,适用于多种铸造方法[1]。
热处理工艺对新型高强度铸造铝合金力学性能的影响摘要:本文利用热处理工艺对新型高强度铝的组织进行了显微分析,并采用扫描电镜和X射线衍射仪,研究不同铸造铝合金试样在相同条件下所表现出的力学性能。
结果表明:奥氏体相铸造成型不均匀现象严重影响着该合金最终产品性能指标;而淬火、回火等后加工过程则会使其硬度迅速提高甚至下降至原来状态。
最后我们还对热处理工艺优化改善浇注顺序来获得较优厚组织,我们可以发现,优化后浇口的位置和尺寸会得到一个非常大的变化。
关键词:热处理工艺;新型高强度铸造;铝合金力学性能1引言铝合金的性能在现代社会发展中越来越重要,其主要是由于铝基体材料具有较高比强度、硬度和耐蚀性等特点。
热处理工艺则被认为是提高铸态力学特性最直接有效途径。
而铝合金铸造过程中存在着许多问题。
如:加工硬化快;组织结构不均匀导致了晶粒细化严重且内部气孔明显等等缺陷,这些都是常见的铸造铝合金所固有因素造成的结果,因此热处理工艺在铝合金的铸造过程中占据着非常重要地位。
本文主要是研究了热处理工艺对新型高强度铝疲劳性能影响,通过调整不同配方和冷却方式,来降低其奥氏体转变温度及组织结构变形程度从而提高抗应力腐蚀能力等方面进行试验分析探讨。
2实验材料与方法2.1材料的制备将所要使用的热处理工艺进行改良之后,接下来是对铝合金坯料及试样进行拉伸,在这个过程之中,主要包括了胚料、试样和模具。
首先我们需要把已经压紧好的金属材料放入到砂箱中并让其均匀地分布于其中。
然后再加入合适尺寸大小合适厚度且有组织塑性变形性能优良以及强度高合金的砂轮模以避免铸态脆硬造成坯体内部出现裂纹或由于在拉伸过程之中产生大量气体,从而导致铸坯的力学性能发生变化。
在这里我们采用真空辅助铸造来对铝合金进行处理,并且在经过固化后再次放入到砂箱中使其形成了合金组织。
最后再使用双氧水冷却至室温并保温一段时间之后可以得到组织较均匀且强度高的奥氏体晶间化合物(WS-500),然后通过一系列凝固过程将铸坯内应力消除掉从而获得力学性能良好以及耐磨性优良的奥氏体才可进行后续成形加工。