ZL702A时效工艺优化的研究中期报告

中期报告题目:ZL702A时效工艺优化的研究1、设计进展状况论文研究工作经过选题，开题到现在已完成了以下方面的工作。l.i确定合金成分实验原料实验原料分别为纯铝、结晶硅、纯镁、纯锌及Al-50Cu、A1-10Mn等中间合金，晶粒细化剂采用A1-5TMB,变质处理选用混合稀土RE,精炼剂用工业CzCk,其牌号及纯度详见表l.lo表1.1试验原料材料需称牌号含量％工业纯铝A1-00>99.99工业纯镁Mg-2>99.92纯锌Zn-2>99.96结晶硅Si-2>98.0铝镭中间合金Al-lOMn10±0.2铝铜中间合金A1-50CU50±0.2铝钛硼中间合金A1-5TMBC2C16工业纯混合稀土RE60Ce-40La>99.96合金成分Al-Si二元合金属于简单共晶型合金，共晶点为12.5%Si。随着合金中Si量的增加，合金的流动性、气密性提高而热裂的倾向减少。Mg和6是铸造Al-Si合金的重要合金元素。加入其它微量元素Ti、Be等，在保证较高强度的基础上,可尽可能的提高合金的韧性。具体成分如下表：表1.2合金化学成分（wt%）合金元素A1SiCuMgTiMnNiBe含量余量72.50.50.20.12」0.03（3） 合金的熔炼采用SG-5-10电阻堆竭熔炼炉熔炼合金。先熔化纯铝，720°C时加入铝镭、铝铜等合金进行熔化，并均匀搅拌，730°C左右时加入结晶硅，730°C-740°C用六氯乙烷进行精炼处理，用量为炉料总重量的0.04%-0.06%，精炼时间lOmin,静置5min。73O°C时再加纯镁，搅拌并静置20min,出炉之前加入变质剂。搅拌均匀后在740°C-760°C浇注金属型试样。（4） 试验设备：显微硬度测试：402MVD™显微维氏硬度计；力学性能测试：CMT1OKW电子万能材料试验机；显微组织分析：NIKON-300型显微镜；断口形貌分析：JSM-6460型扫描电镜（SEM）；1.2热处理工艺（1） 固溶处理：5OO°Cx3h+53O°Cxl4h+水淬。（2） 时效处理：本试验采用单级时效。分别在155、165、175.185°C下进行时效（0、1、2、4、6 14、15、20、24h）。1.3显微硬度测试表1.3为702A铝合金经过固溶处理后分别在155°C、165°C、175°C、185°C下进行时效（0、1、2、4、6……14、15、20、24h）时的显微硬度。表1.3ZL702不同时效工艺下的显微硬度时间/h155°C165°C1759185°C087.1387.1387.1387.13187.8489.1189.2792.75288.7389.9394.3695.54492.1294.3498.56104.62692.9796.06108.5190.31897.1198.4995.6793.78

10102.34103.5696.3495.0412108.21110.2397.1287.5214112.52107.46923586.2115113.16106.8388.1683.6720104.7197.8487.2381.132494.8790.1586.1781.03图1.1为ZL702A合金在155°C、165°C、175°C和185°C下的时效硬化曲线从图中可看出，合金有明显的时效硕化效应，在各个时效温度下，随时效时间的延长，硬度都是逐渐升高到峰值后再呈下降的趋势。时效温度为175°C和185€时，这两条曲线都出现了两个峰值，两个峰值之间有明显的谷底，且第一个峰值大于笫二个峰值。同时，随着时效温度的升高，时效硬化曲线上的最高峰也相应地会向左移即随着合金时效温度的提高，合金到达峰值（第1个）的时间缩短，合51111OH05H00H95905851111OH05H00H95905880751015小时/h20251015小时/h2025金的硬化速度加快，但硬度峰值降低。图1.1ZL702A时效硬化曲线1.4力学性能测试对上图时效硬化曲线中不同峰值的时效工艺做力学性能测试即拉伸试验。拉伸试样依据标准GB145-59制备（如图1.2）,标距为40mm,拉伸速率为10mm/min,测得抗拉强度值并计算出延伸率。08*°1J5d08*°1J5d .-.>Ze♦L40*•er*图1.2拉伸试样从表1.4可以看出，在175°C下时效6小时，抗拉强度S和延伸率6均可达到较佳值。表1・4不同时效工艺下的抗拉强度及延伸率时效温度/°c155165175185时效时间/h151264抗拉强度cb/MPa367370379373延伸率5/%4.974.944.924.781.5金相组织分析图1.3为ZL702A合金的金相组织，从图中可以看出铸态组织中(图1.3a),共晶硅成短棒状和针状均匀分布在a-Al枝晶晶界。从图1.3b可以看出，合金经过热处理后，针状共晶硅己经溶断变短，且大多数共晶硅已经球化，细小圆整，故而合金的综合力学性能较好。(a)铸态x500 (b)热处理态x500图1.3ZL702A金相组织1.6断口形貌分析图1.4为ZL702A合金室温微观断口形貌，从图中可以看出，合金断口组织分布均匀，断口撕裂棱分布间断、较少且分散，在撕裂棱之间存在大量的解理台阶，在解理面上还有明显裂纹存在，属于脆性断裂。图1.4ZL7O2A室温微观断口形貌2、 存在问题及解决措施铸件在冷凝过程中存在气孔，影响实验结果。解决措施：（1） 炉料必须处理干净、干燥，并严格遵守熔炼工艺。（2） 用风枪清洁模腔。（3） 降低充型速度。3、 后期工作安排（1） 分析702A铝合金时效特性曲线，比较合金在不同时效工艺下的时效速度