ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ РЕОЛОГИЧЕСКОГО ОТЛИВКА ВЫСОКОПРОЧНОГО СПЛАВА АЛ-11ЗН-1,84МГ-0,92КУ-0,15ЗР-0,15СК

Поскольку производство конструкционных деталей в области аэрокосмической, железнодорожной, автомобильной, национальной оборонной и военной промышленности развивается в направлении интеграции и крупномасштабного развития, спрос на крупномасштабные легкие конструкционные детали растет с каждым днем. и существует тенденция использования высокоэффективных алюминиевых сплавов для замены стальных материалов. . Сплав Al-Zn-Mg-Cu обладает высокой прочностью и ударной вязкостью и является одним из предпочтительных материалов для облегчения веса. Однако этот тип высоколегированного алюминиевого сплава обычно представляет собой деформированный алюминиевый сплав с плохими характеристиками литья, большим диапазоном температур затвердевания и усадкой. Из-за серьезных проблем, таких как сегрегация и горячее растрескивание, его нельзя отливать и формовать напрямую. Прежде чем его можно будет использовать, производительность необходимо улучшить с помощью нескольких процессов, таких как литье, пластическая деформация и механическая обработка. Стоимость обработки высока, что существенно ограничивает широкое применение сплава.

Технология полутвердого реологического литья сочетает в себе процесс полутвердого шлама с традиционным процессом литья и имеет множество технических преимуществ, таких как улучшенная заполняющая способность полутвердого шлама, тонкая и однородная структура отливки после формования, значительное улучшение сегрегации. и затвердевание отливки. Степень усадки невелика, склонность к термическому растрескиванию невелика, а механические свойства значительно улучшаются. Однако сплав Al-Zn-Mg-Cu, изучаемый в настоящее время при реологическом формовании, представляет собой деформированный алюминиевый сплав серии 7xxx. Хотя процесс реологического литья в полутвердом состоянии может в определенной степени улучшить стойкость сплава к термическому растрескиванию, трудно удовлетворить требования крупномасштабной формовки для сложных отливок.

На основе предыдущих исследований исследовательская группа старшего инженера Youyan Composites Чжан Чжифэна выбрала сплав Al-11Zn-1,84Mg-0,92Cu-0,15Zr-0,15Sc в качестве объекта исследования и использовала реологическое экструзионное литье для изучения горячего растрескивания сплава. сплав. Чувствительные свойства, а также структура и механические свойства реологических отливок методом выдавливания используются для получения высокопроизводительных орбитальных отливок с механическими свойствами, близкими к требованиям аналогичных деформационных сплавов или превосходящими их, с целью обеспечения технологии технического применения сверхвысокопрочных сплавов. Реологические отливки из алюминиевых сплавов. Ссылаться на.

Чжан Чжифэн — старший инженер и научный руководитель Пекинского научно-исследовательского института цветных металлов. Он получил докторскую степень в области обработки материалов в Даляньском технологическом университете в 2001 году. Уже более 20 лет он занимается исследованием передовых технологий контролируемого затвердевания и прецизионного формования полутвердых материалов из алюминиевых сплавов и их композиционных материалов. Он сформировал отличительные исследовательские характеристики в области электромагнитного контроля измельчения и однородности структуры затвердевания. Он опубликовал более 200 научных работ и получил разрешение государства. Он имеет более 50 патентов и 5 наград в области науки и техники на провинциальном и министерском уровне. Он также является членом редакционной коллегии журнала «Специальное литье и цветные сплавы».

[Изображение и текстовый контент]

При использовании алюминиевого сплава собственной конфигурации сырьем являются слитки алюминия высокой чистоты (99,99%, массовая доля та же, что и ниже), слитки магния высокой чистоты (99,95%), слитки цинка высокой чистоты (99,92%), Al- 50Cu, Al-10Zr и Al-2Sc. Состав слитка лигатуры определяли с помощью электроискрового спектрометра прямого считывания FOUNDRY-MASTER Pro, а содержание Sc в сплаве измеряли методом анализа химического состава деформированного алюминия и алюминия. сплавы GB/T17432-1998. Фактический химический состав сплава приведен в таблице 1. Сплав выплавляют в печи сопротивления. Плавильный тигель изготовлен из графита высокой чистоты. Температуру плавления контролируют на уровне 760°С. Расплав сплава дегазируется и удаляется шлак вращающимся газом аргоном. Температуру расплава поддерживают на уровне около 720°С и оставляют стоять. .

Таблица 1 Фактический химический состав исследуемого сплава (%)

Рисунок 1. Фактическое изображение устройства реологического литья под давлением и деталей гусеницы.

1. Температурный коллектор 2. Термопара типа К 3. Расплав 4. Тигель 5. Змеевик для перемешивания

Рисунок 2. Схема расположения отбора проб для наблюдения за структурой элементов пути и испытаний механических свойств.

Рисунок 3. Фактические стержни для испытания на растрескивание исследуемого сплава и сплава 7075 и соответствующие результаты расчета индекса чувствительности к образованию горячих трещин.

В двух более коротких стержнях из испытуемого сплава с горячими трещинами не наблюдалось явных горячих трещин. Трещина произошла только возле отверстий литника и удерживающих шариков двух более длинных стержней с горячими трещинами. Большинство трещин были легкими, полного разрушения обнаружено не было. . На рисунке 3b серьезные трещины появились в отверстии литника самого длинного стержня для горячего растрескивания из образца сплава 7075, а небольшие трещины появились в отверстии литника и удерживающем шарике второго по длине стержня для горячего растрескивания. Следовательно, стойкость к термическому растрескиванию испытуемого сплава Чувствительность лучше, чем у сплава 7075.

Рис. 4. Структура ОМ образцов в различных положениях деталей экструзионно-литого рельса до и после электромагнитного перемешивания.

Рисунок 5. Размер зерна деталей гусениц, отлитых методом экструзии, до и после обработки электромагнитным перемешиванием.

Рисунок 6. СЭМ-изображения структуры деталей пути, отлитых методом экструзии, в разных положениях до и после обработки электромагнитным перемешиванием.

Рисунок 7. ЭДС-анализ неразрешенной фазы сплава Т6 после термообработки на рисунке 6а.

Рисунок 8. Механические свойства деталей гусениц, отлитых методом экструзии, до и после обработки электромагнитным перемешиванием.

【Заключение анализа】

(1) Сплав Al-11Zn-1,84Mg-0,92Cu-0,15Zr-0,15Sc обладает хорошей устойчивостью к термическому растрескиванию. После обработки расплава электромагнитным перемешиванием зерна деталей рельсов, отлитых методом экструзии, становятся мелкими и однородными, а границы зерен уменьшаются. Количество крупной первичной фазы Al3 (Sc, Zr) и эвтектической фазы с низкой температурой плавления уменьшается, а размер значительно уменьшается.

(2) После термообработки Т6 эвтектическая фаза с низкой температурой плавления почти полностью растворяется обратно в матрицу, и механические свойства отливки значительно улучшаются. Средняя прочность на разрыв достигает 565 МПа, удлинение — 7,5%, механические свойства постоянные и стабильные. Сексуальность значительно улучшается.

[Цитата из литературы]

Сюй Юнтао, Чжао Пуруй, Бай Юэлун и др. Исследование реологической структуры и свойств литья под давлением высокопрочного сплава Al-11Zn-1,84Mg-0,92Cu-0,15Zr-0,15Sc [J]. Специальное литье и цветные сплавы, 2023, 43 (6): 763-767.

СЮ ЙТ, ЧЖАО ПР, БАЙ ЮЛ и др. Микроструктура и механические свойства реопрессованного литья высокопрочного сплава Al-11Zn-1,84Mg-0,92Cu-0,15Zr-0,15Sc [J]. Специальное литье и сплавы цветных металлов, 2023,43(6):763-767.