交变磁场—分级加压协同场对铝合金微观组织及力学性能的影响

【摘要】：ZL205A合金密度小及综合力学性能良好等优点,已大量应用于航天航空工业领域,但ZL205A合金趋于糊状凝固,凝固组织粗大,易产生缩松缩孔等缺陷。真空差压分级加压技术在凝固阶段提供强大的补缩驱动力,可获得组织致密的铸件,而电磁搅拌技术也可起到晶粒细化的效果。因此,将电磁搅拌技术与真空差压分级加压相结合,研究交变磁场协同真空差压分级加压铸造ZL205A合金的微观组织及力学性能具有一定的理论意义。本文研究磁场强度、分级加压压差和分级加压时间等工艺参数对交变磁场协同真空差压分级加压铸造ZL205A合金组织及力学性能的研究,分析协同场下合金的凝固补缩及细化机制。结果表明:在分级加压时间不变的条件下,当磁场强度小于200GS时,交变磁场与分级加压协同作用下将抑制ZL205A合金晶粒生长,提升金属液的补缩能力,合金的致密度及力学性能提升;当磁场强度大于200GS时,交变磁场与分级加压压差协同作用下将促进ZL205A合金晶粒生长,合金的致密度及力学性能下降。在磁场强度200GS,分级加压压差130KPa最佳工艺铸造条件下,ZL205A合金晶粒最为细小,合金的致密度及力学性能达到峰值,与单级加压铸造试样相比,微观组织及力学性能得到有效的改善。通过研究磁场与分级加压协同场作用下不同直径试样的微观组织,发现协同场作用对不同直径尺寸试样微观组织影响甚微,铸型的激冷作用对试样组织影响更为显著;而协同场对不同直径尺寸试样致密度具有一定的影响,且分级加压压力场对试样的致密度影响比磁场更为显著。此外,研究分级加压时间对协同场作用下ZL205A合金组织及性能的影响,发现?30mm试样的最佳分级加压时间为110s。因此,在合理的工艺参数条件下,磁场搅拌技术与真空差压分级加压铸造技术将显著改善ZL205A合金微观组织,为生产性能更为优异的铝合金精密铸件提供理论基础与技术支持。