毕业论文范文——T6处理对ZL105A铸造铝合金组织与性能的影响

西安航空职业学院毕业论文T6处理对ZL105A铝合金组织与性能的影响姓 名： 专 业： 航空电子 班 级： 完成日期： 指导教师: 摘要：对ZL105A铸造铝合金T6热处理工艺进行了研究，对试样进行分析，结果表明：T6热处理后，ZL105A组织更细小、均匀，硬度、抗拉强度大幅提高，伸长率降低。关键词：ZL105A铸造铝合金；T6热处理；组织与性能；ZL105A铸造铝合金具有良好的铸造性能和切削加工性，较高的气密性和一定的焊接性，经热处理强化后具有较高强度、较低热膨胀系数和一定的高温力学性能，因此在军工、航空航天、船舶、汽车、模具制造等领域的应用较广泛，多用于铸造优质铸件。本文在对其T6热处理工艺进行优化的基础上，通过对试样金相组织、XRD、力学性能、断口形貌等进行分析，以期提高ZL105A铸造铝合金的组织与性能。1 试验材料与方法试验用ZL105A铝合金成分要求及实际检测值见表1。在铸态、固溶态、T6态（固溶+时效）分别取一组试样，制取金相试样并使用25%硝酸酒精腐蚀，通过光学显微镜观察组织；使用X射线衍射仪进行物相分析；使用布氏硬度计检测硬度；使用万能试验机测量抗拉强度和伸长率；使用扫描电镜进行断口分析。表1 ZL105A化学成分（质量分数，%）Tab.1 Chemical composition of ZL105A(wt,%)元素SiCuMgMnZnTiFePbAlZL105A标准值4.5-5.51.0-1.50.50-0.650.10.1-0.150.05余量实测值5.1241.2650.5190.00010.00010.1570.134-92.8012 试验结果与分析2.1 金相组织图1是ZL105A铸造铝合金金相组织照片，从图中可以看出：热处理前后ZL105A主要组织均为-Al基体（浅色）和共晶Si相（深色），部分区域可见黑色气孔。根据XRD检测结果和相关文献12，组织中还有Mg2Si、Al2Cu等相。铸态下共晶Si相主要为细小长条状，分布不是很均匀（见图1a、b）；经T6热处理后-Al基体形态及尺寸基本未发生改变，而共晶Si相形貌有所改善，棱角已经钝化，组织变得断续、细小，相比铸态偏聚程度有所降低（见图1c、d）。这是因为T6热处理过程中固溶阶段Mg2Si、Al2Cu及一部分Si相等颗粒溶解，充分固溶到-Al基体中形成过饱和固溶体，Si相颗粒经历了钝化、熔断和粒状化过程13。 (a)铸态100 (b)铸态400 (c) T6态100 (d) T6态400图1 ZL105A金相组织Fig.1 Microstructure of ZL105A2.2 XRD分析 （a）铸态 （b）T6态图2 ZL105A合金XRD衍射图谱Fig.2 XRD images of ZL105A图2a是铸态ZL105A的XRD图谱，可以看出其铸态时主要含有Al、Si、Al3.21Si0.47、Al2Cu等相。图2b是经T6热处理后的XRD图谱，可以看出其主要含有Al、Si、Al3.21Si0.47、Al2Cu、Mg2Si等相。这与金相组织检测结果基本一致。2.3 力学性能表2 ZL105A力学性能Tab.2 Mechanical properties of ZL105A状态铸态固溶态T6态（固溶+时效）硬度（HB）5356104抗拉强度（MPa）211216264伸长率（%）6.9%6.5%3.6%ZL105A铸造铝合金试样不同状态下力学性能见表2，可以看出，单独固溶处理后其性能基本未发生变化，这是因为ZL105A固溶过程中，Mg2Si、Al2Cu及部分Si原子固溶于-Al基体中，形成过饱和固溶体，合金的性能未发生明显变化。而经过完整的T6（固溶+时效）处理后ZL105A合金硬度和抗拉强度显著增加，伸长率降低，这是因为铝合金固溶后得到的过饱和固溶体处于不平衡状态，有发生分解和析出过剩溶质原子的自发趋势，时效处理能够实现溶质原子析出，在基体中会弥散析出细小的金属间化合物，析出的溶质原子作为硬度点弥散分布于固溶体基体，引起晶格畸变，阻碍了位错的运动，同时避免了组织对基体的割裂作用和应力集中4，大大改善了合金的抗拉强度、硬度等，ZL105A铝合金因而得到强化。同时，由于时效后部分析出相分布于共晶Si相末梢和相界1附近，在晶界处割裂了组织的连续性，在受力时容易产生应力集中，因此会造成合金韧性比较差，延伸率降低。2.4 拉伸断口形貌 （a）铸态 （b）T6态图3 ZL105A拉伸断口形貌Fig.3 SEM images of ZL105A图3为ZL105A拉伸试样断口扫描电镜图片，从中可以看出，铸态试样断口较平齐，存在小解理面和少量韧窝，断裂方式为脆性断裂和塑性断裂，其中脆性断裂起主要作用；T6态试样表面较粗糙，存在明显的撕裂棱和解理面，为典型的沿晶脆性断裂。3 结论1）ZL105A经T6热处理后基体组织未见明显变化，共晶Si相形貌有所改善，偏聚程度有所降低，Al2Cu、Mg2Si等强化相经历了固溶、析出的过程；2）ZL105A经T6热处理后抗拉强度、硬度明显升高，伸长率降低；3）ZL105A铸态下断裂方式为脆性断裂+韧性断裂，经T6处理后以脆性断裂为主。参考文献1 李润霞，李荣德，吕伟，等.固溶处理对铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响J. 中国有色金属学报，2007，17（2）：193199.2 Samuel F H. Incipient melting of Al5Mg8Si6Cu2 and Al2Cu intermetallics in unmodified and strontium-modified Al-Si-Cu-Mg（319） alloys during solution heat treatmentJ.J Mater Sci，1998，33：22832297.3 孙瑜，陈晋，孙国雄.铝硅合金硅相演变及其对力学性能的影响J.特种铸造及有色合金，2001，（6）：14.4 邓朝飞，安宁. 热处理对铸造Z