【正文】 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 ZL205A 鑄造鋁合金的熱處理和組織學(xué) 院 材料科學(xué)與工程專 業(yè) 材料物理 年 級 2022 級學(xué) 號 222022319012029姓 名 指 導(dǎo) 教 師 成 績 2022 年 5 月 6 日ZL205A 鑄造鋁合金的熱處理和組織1ZL205A 鑄造鋁合金的熱處理和組織摘 要：金屬合金材料如今在生活，科研，航空等已經(jīng)得到了越來越多的重視。其所體現(xiàn)出來的高性能有著巨大的優(yōu)勢，其成分使其具有高強(qiáng)度，輕質(zhì)化，塑性好等優(yōu)點(diǎn)。具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和利用價(jià)值。本文主要對 ZL205A 鋁合金進(jìn)行了一定的工藝處理，包括砂型鑄造成型，熱處理。獲得樣品后進(jìn)行打磨，再觀察其組織特征以及測量其力學(xué)性能。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，掌握了砂型鑄造的流程，觀察其組織。對熱處理有了更深的認(rèn)識，通過分析得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從中可以看出通過熱處理，能夠獲得優(yōu)良的物理性能和更好的組織成份，提高產(chǎn)品的力學(xué)性能。關(guān)鍵詞：ZL205A；鋁合金；鑄造；熱處理；組織西南大學(xué)本科畢業(yè)論文2The Heat Treatment and Microstructure of ZL205A Cast Aluminum AlloyAbstract: The metal alloy is playing a more and important role in normal life, research and aviation .It has a huge advantage for with the good performance and plete ponents so that it has high strength, plastic and so on. It has a high economic value. This paper will do some research about process on zl205a. Through the sand casting and heat treatment on the ZL205A aluminum alloy, we got the test sample to watch the features. During the whole experiment, we learned the procedure of the sand casting and had a better understanding of the heat treatment, and analyzing the data, we can find that we can get better physical performance and anizational ponents and improve the mechanical properties by heat treatment.Key words: ZL205A。 Aluminum alloy。 casting。 heat treatment。 anizationZL205A 鑄造鋁合金的熱處理和組織1目 錄摘 要： ........................................................................................................1一、概 述 ....................................................................................................2 本文的研究目地與內(nèi)容 .....................................................................................................................................2二、ZL205A 的簡介 ...................................................................................3 ZL205A 的發(fā)展背景 .........................................................................................................................................3 ZL205A 合金的化學(xué)成分 .................................................................................................................................4三、 ZL205A 鑄造鋁合金的制備工藝 .....................................................4 ZL205A 鑄造鋁合金 ......................................................................................................................................4 ZL205A 鑄造鋁合金的熱處理工藝 .................................................................................................................8四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 ................................................................................16 金屬型試樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ......................................................................................................................................16 砂型試樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ..........................................................................................................................................18五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ............................................................................................20 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 ..........................................................................................................................................................20 ZL205A 鋁合金的熱處理效果 .......................................................................................................................21 ZL205A 鋁合金的發(fā)展現(xiàn)狀 ...........................................................................................................................21參考文獻(xiàn) ....................................................................................................22西南大學(xué)本科畢業(yè)論文2一、概 述隨著人類物質(zhì)文明發(fā)展和社會進(jìn)步，材料成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，其發(fā)展推動科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如今生活中處處離不開材料，各種高性能的材料越來越多的出現(xiàn)在我們的身邊，為我們帶來了各種各樣的便利，沒有符合各種要求的金屬材料，近代文明的出現(xiàn)和發(fā)展根本是不可能的。金屬材料作為材料的一個(gè)重要分支，通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料三類。每種材料都有著不同的工藝性能和使用性能，如金屬的塑造性能、切割性能、焊接性能、力學(xué)、化學(xué)、物理性能等等，在不同的環(huán)境下或者使用條件的不同，都能使金屬的性能表現(xiàn)出差異性。作為一種有色金屬，ZL205A 鋁合金是一種新型的合金材料，有著優(yōu)良的性能。隨著社會對材料的越來越重視，特別是性能優(yōu)越的材料，慢慢體現(xiàn)出其優(yōu)勢。高強(qiáng)度鑄造合金是材料領(lǐng)域內(nèi)有著優(yōu)良性能的材料分支，與其他金屬材料相比，具有強(qiáng)度高，加強(qiáng)對該合金的研究與應(yīng)用，可以拓展合金的使用范圍，滿足人類在很多特殊領(lǐng)域，尖端科技滿上的要求。對我國的工業(yè)有著很深的影響。 本文的研究目地與內(nèi)容由于 ZL205A 鋁合金具有很好的力學(xué)性能，因此，通過實(shí)驗(yàn)并且對該合金進(jìn)行觀察和測試具有很積極的作用，它能使我們能更充分的，更全面的，更客觀的了解和掌握ZL205A 鋁合金的組織成分，以及經(jīng)過砂型鑄造和熱處理工藝處理后的物理力學(xué)性能的改變。著重學(xué)習(xí)熱處理的工藝過程和特點(diǎn)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，全面、正確的掌握砂型鑄造和熱處理的工藝的設(shè)計(jì)以及親手參與所有步驟的操作。在試樣的制備，顯微組織的觀察，力學(xué)性能的測試結(jié)果，表現(xiàn)出了工藝對合金的帶來的影響和性能改善。通過實(shí)驗(yàn)深入了解鑄造和熱處理的工藝原理，清楚在生產(chǎn)過程中可能帶來的缺陷和不足，當(dāng)然也知道其優(yōu)點(diǎn)。ZL205A 合金具有的優(yōu)良的性能使其具有很好的發(fā)展前景，了解其在航空等領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r和使用。了解鑄造工藝和熱處理工藝的原理和過程，了解其的發(fā)展前景。ZL205A 鑄造鋁合金的熱處理和組織3二、ZL205A 的簡介 ZL205A 的發(fā)展背景伴隨著世界各國的航空發(fā)展，以及世界各國對能源需求的日益擴(kuò)大，高性能的材料對于各國來說已經(jīng)變得越來越重要，高硬度，高強(qiáng)度，質(zhì)量輕等性能變得越來越受重視。特別是在航空、航天產(chǎn)品，減輕飛機(jī)、零部件等產(chǎn)品的重量是性能提升的關(guān)鍵因素。其中常用的材料有：鋰、鋁、鎂和鈦合金等。由于鋁的資源豐富，并且加上高強(qiáng)鋁合金的一些優(yōu)良特點(diǎn)如：很高的強(qiáng)度、加工性能好及焊接性能良好等特點(diǎn)，其在航空、航天及其民用領(lǐng)域，鋁合金都得到了廣泛的應(yīng)用，其中鑄造鋁合金在航空領(lǐng)域中使用較多，主要作為結(jié)構(gòu)材料使用。20 世紀(jì) 60 至 70 年代，為了能得到力學(xué)性能優(yōu)良的合金鍛件，同時(shí)具有較好的抗應(yīng)力腐蝕性能的合金，北京航空材料研究院成功研制出了 ZL205A 高強(qiáng)鑄造鋁合金。其抗拉強(qiáng)度是最高的，并且具有良好的塑性，高硬度，抗腐蝕性能以及優(yōu)良的機(jī)械加工性能。該合金具有三種使用狀態(tài) [1]：T5 狀態(tài)，T6 狀態(tài)，T7 狀態(tài)。 T5 狀態(tài)下綜合力學(xué)性能最好，也具有很高的強(qiáng)度。T6狀態(tài)下強(qiáng)度最高。T7 狀態(tài)下抗應(yīng)力腐蝕性能最好，強(qiáng)度也很高。該合金的鑄造工藝性能較差，使用的鑄造方式受到了很大限制，所以實(shí)驗(yàn)中主要使用的還是砂型鑄造。鑄造的過程中，該合金容易產(chǎn)生鑄造缺陷，如：空洞，裂紋等等。通過熱處理，該合金的性能能夠得到很大的提升，包括物理性能和力學(xué)性能，其使用范圍也得到大大的擴(kuò)大。同國內(nèi)外相比，該合金處于領(lǐng)先的水平，目前該合金已進(jìn)入批量生產(chǎn)，其工藝較成熟，具有高強(qiáng)度、高剛度以及優(yōu)良的綜合性能。其主要應(yīng)用于航空，汽車，飛機(jī)等方面，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 [2]。 ZL205A 合金的化學(xué)成分 ZI205A 合金的化學(xué)成分復(fù)雜，Cu 和 Al 為主要成分，Cu 含量為 ~ ，除此之外，還有 Ti, Mn, Cd, Zr, B, V,等元素，還有微量的 Fe , Si , Mg 和其他的雜質(zhì)元素。Cu 是合金中的基本強(qiáng)化元素，對合金影響非常大，其在 Al 中能很快擴(kuò)散。并且隨著 Cu 的含西南大學(xué)本科畢業(yè)論文4量的增加，能夠提升合金的強(qiáng)度，但不同含量的 Cu 在固溶處理中也有不同的影響，其含量越多，越容易出現(xiàn)過燒的現(xiàn)象。而 Mn 在合金中與 Al 和 Cu 形成 Al 2Mn2Cu 相，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動和彌散質(zhì)點(diǎn)析出并且提高合金的強(qiáng)度。Ti, Cd, Zr, B, V 等元素能細(xì)化晶粒，提高合金的強(qiáng)度和力學(xué)性能。而 Fe, Si, Mg 雜質(zhì)元素的含量要控制在一定的范圍內(nèi)，因?yàn)樵撾s質(zhì)能降低合金的強(qiáng)度和伸長率，Si 和 Mg 能形成三元共晶相，降低合金力學(xué)性能。主要化學(xué)成分的含量如下表 [3]：三、 ZL205A 鑄造鋁合金的制備工藝 ZL205A 鑄造鋁合金 鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到一定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程，是制備金屬鑄件的主要方法之一?？煞譃椋荷靶丸T造和特種鑄造。特種鑄造又可以分為：金屬型鑄造，熔模鑄造，壓力鑄造，離心鑄造，連續(xù)鑄造。本實(shí)驗(yàn)中 ZL205A 使用的是砂型鑄造和金屬型鑄造。砂型鑄造是在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法，砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成，砂型鑄造工藝簡單，成本較少，不僅