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1、 本科毕业论文（设计）题 目 ZL205A铸造铝合金的热处理和组织学 院 材料科学与工程专 业 材料物理 年 级 2008级学 号 222008319012029姓 名 指 导 教 师 成 绩 2012 年 5 月 6 日ZL205A铸造铝合金的热处理和组织摘 要：金属合金材料如今在生活，科研，航空等已经得到了越来越多的重视。其所体现出来的高性能有着巨大的优势，其成分使其具有高强度，轻质化，塑性好等优点。具有很高的经济价值和利用价值。本文主要对ZL205A铝合金进行了一定的工艺处理，包括砂型铸造成型，热处理。获得样品后进行打磨，再观察其组织特征以及测量其力学性能。在整个实验过程中，掌握了砂型铸
2、造的流程，观察其组织。对热处理有了更深的认识，通过分析得到实验数据，从中可以看出通过热处理，能够获得优良的物理性能和更好的组织成份，提高产品的力学性能。关键词：ZL205A；铝合金；铸造；热处理；组织The 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 wit
3、h the good performance and complete components 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 featur
4、es. 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 organizational components and improve the mechanical properties by heat treatment.Ke
5、y words: ZL205A; Aluminum alloy; casting; heat treatment; organization目 录摘 要：1一、概 述21.2本文的研究目地与内容2二、ZL205A的简介32.1 ZL205A的发展背景32.2 ZL205A合金的化学成分4三、 ZL205A铸造铝合金的制备工艺43.1 ZL205A铸造铝合金43.2 ZL205A铸造铝合金的热处理工艺8四、实验结果及分析164.1 金属型试样实验结果164.2 砂型试样实验结果18五、实验结论205.1 实验结论205.2 ZL205A铝合金的热处理效果215.3 ZL205A铝合金的发展现状2
6、1参考文献22一、概 述随着人类物质文明发展和社会进步，材料成为科学技术发展的基础，其发展推动科学技术的发展，如今生活中处处离不开材料，各种高性能的材料越来越多的出现在我们的身边，为我们带来了各种各样的便利，没有符合各种要求的金属材料，近代文明的出现和发展根本是不可能的。金属材料作为材料的一个重要分支，通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料三类。每种材料都有着不同的工艺性能和使用性能，如金属的塑造性能、切割性能、焊接性能、力学、化学、物理性能等等，在不同的环境下或者使用条件的不同，都能使金属的性能表现出差异性。作为一种有色金属，ZL205A铝合金是一种新型的合金材料，有着优良的性能。随着社会
7、对材料的越来越重视，特别是性能优越的材料，慢慢体现出其优势。高强度铸造合金是材料领域内有着优良性能的材料分支，与其他金属材料相比，具有强度高，加强对该合金的研究与应用，可以拓展合金的使用范围，满足人类在很多特殊领域，尖端科技满上的要求。对我国的工业有着很深的影响。1.2本文的研究目地与内容由于ZL205A铝合金具有很好的力学性能，因此，通过实验并且对该合金进行观察和测试具有很积极的作用，它能使我们能更充分的，更全面的，更客观的了解和掌握ZL205A铝合金的组织成分，以及经过砂型铸造和热处理工艺处理后的物理力学性能的改变。着重学习热处理的工艺过程和特点。在整个实验过程中，全面、正确的掌握砂型铸造
8、和热处理的工艺的设计以及亲手参与所有步骤的操作。在试样的制备，显微组织的观察，力学性能的测试结果，表现出了工艺对合金的带来的影响和性能改善。通过实验深入了解铸造和热处理的工艺原理，清楚在生产过程中可能带来的缺陷和不足，当然也知道其优点。ZL205A合金具有的优良的性能使其具有很好的发展前景，了解其在航空等领域内的发展状况和使用。了解铸造工艺和热处理工艺的原理和过程，了解其的发展前景。二、ZL205A的简介2.1 ZL205A的发展背景伴随着世界各国的航空发展，以及世界各国对能源需求的日益扩大，高性能的材料对于各国来说已经变得越来越重要，高硬度，高强度，质量轻等性能变得越来越受重视。特别是在航空
9、、航天产品，减轻飞机、零部件等产品的重量是性能提升的关键因素。其中常用的材料有：锂、铝、镁和钛合金等。由于铝的资源丰富，并且加上高强铝合金的一些优良特点如：很高的强度、加工性能好及焊接性能良好等特点，其在航空、航天及其民用领域，铝合金都得到了广泛的应用，其中铸造铝合金在航空领域中使用较多，主要作为结构材料使用。20世纪60至70年代，为了能得到力学性能优良的合金锻件，同时具有较好的抗应力腐蚀性能的合金，北京航空材料研究院成功研制出了ZL205A高强铸造铝合金。其抗拉强度是最高的，并且具有良好的塑性，高硬度，抗腐蚀性能以及优良的机械加工性能。该合金具有三种使用状态1：T5状态，T6状态，T7状态
10、。T5状态下综合力学性能最好，也具有很高的强度。T6状态下强度最高。T7状态下抗应力腐蚀性能最好，强度也很高。该合金的铸造工艺性能较差，使用的铸造方式受到了很大限制，所以实验中主要使用的还是砂型铸造。铸造的过程中，该合金容易产生铸造缺陷，如：空洞，裂纹等等。通过热处理，该合金的性能能够得到很大的提升，包括物理性能和力学性能，其使用范围也得到大大的扩大。同国内外相比，该合金处于领先的水平，目前该合金已进入批量生产，其工艺较成熟，具有高强度、高刚度以及优良的综合性能。其主要应用于航空，汽车，飞机等方面，具有很高的经济价值2。2.2 ZL205A合金的化学成分 ZI205A合金的化学成分复杂，Cu和
11、Al为主要成分，Cu含量为4.55.3 ，除此之外，还有Ti, Mn, Cd, Zr, B, V,等元素，还有微量的Fe , Si , Mg和其他的杂质元素。Cu是合金中的基本强化元素，对合金影响非常大，其在Al中能很快扩散。并且随着Cu的含量的增加，能够提升合金的强度，但不同含量的Cu在固溶处理中也有不同的影响，其含量越多，越容易出现过烧的现象。而Mn在合金中与Al和Cu形成Al 2Mn2Cu相，阻碍位错运动和弥散质点析出并且提高合金的强度。Ti, Cd, Zr, B, V等元素能细化晶粒，提高合金的强度和力学性能。而Fe, Si, Mg杂质元素的含量要控制在一定的范围内，因为该杂质能降低合
12、金的强度和伸长率，Si和Mg能形成三元共晶相，降低合金力学性能。主要化学成分的含量如下表3：ZL205A合金的化学成分(%)元素CuMnZrBVTiCdFeSiMg含量4.65.30.30.50.050.20.0050.060.050.30.150.350.150.250.150.060.05三、 ZL205A铸造铝合金的制备工艺3.1 ZL205A铸造铝合金 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到一定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程，是制备金属铸件的主要方法之一。可分为：砂型铸造和特种铸造。特种铸造又可以分为：金属型铸造，熔模铸造，压力铸造，离心铸造，连
13、续铸造。本实验中ZL205A使用的是砂型铸造和金属型铸造。砂型铸造是在砂型中生产铸件的铸造方法，砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成，砂型铸造工艺简单，成本较少，不仅适合对于单一的零件的生产而且满足大量的批量的生产，它是铸造中最主要的生产方式之一。砂型铸造的生产过程包括技术准备、生产准备和工艺过程3个过程技术准备1）浇注位置和分型面的选择。浇注位置是指浇注时铸件在铸型中的位置，确定浇注位置以保证铸件的质量，同时简化造型和工艺。2）确定主要工艺参数。3）浇注系统的设计。本实验的浇注系统设计如图4： 如图所示，本实验中的浇注体统主要包括了浇注口，竖直的浇道，横浇道和型腔。其中浇注口应当合适，
14、竖直浇道的位置应该尽量在中间。横浇道如图，应该呈缓慢上升，其与型腔的连接处应当呈开放式的接口。生产准备：设计模样，制备型砂。生产中所使用的沙按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。本实验中采用的是粘土湿砂型。另外实验还需准备砂箱，坩埚，手套。工艺过程：如图铸型模型铸件合箱浇注零件型砂型芯型芯盒1）造型和制芯。 制造砂型的过程为造型,本实验中分上箱和下箱，先将下箱，梯形砂型和底板组合好后，用沙进行填满，填的过程中用木棍进行压实，填好后再将上箱放在下箱上，再进行填沙，直到填好。制成的砂型要具有一定的强度，在搬运、合型及浇注液态金属时不致变形或损坏。 制
15、造砂芯的过程叫做制芯。本实验采用的砂芯如图： 造型和制芯都可以分为手工造型和机械造型。本实验中采用的是手工造型，即手工完成向砂箱填砂和紧实型砂、起模及合箱等基本操作。手工造型的最大的优点是操作灵活，实验中造型是由几个人一起完成的，由于手工造型对工艺装备要求简单，因此准备的时间并不多，同时上手很快，几乎在很段的时间内，就可以完成造型的工作。 2）合箱 合箱是把砂型和砂芯按要求组合在一起成为完整铸型的过程，是砂型铸造中非常重要的环节。本实验采用的沙箱如图，砂箱的四周有很多的小孔，主要用于在上，下箱合箱的时候提升砂子的吸附力。确保合箱的过程中砂型不会出现破损。 3）熔铸将合金放入熔炉中，升温到700
16、，带合金熔成液体后，保温。 4）浇注 浇注是向铸型中充填液态金属的过程。为了获得合格的铸件，需要根据合金的种类、铸件的结构和铸型的特点空竹浇注的温度和浇注的速度5。 5）落砂 铸件在砂型中冷却到一定温度后清除砂型和芯砂的工艺过程成为落砂。 冷却一定时间后，开箱，取出砂型铸件。金属型铸造金属型铸造是指利用金属材料制成铸型或型芯，在重力条件下将熔融金属浇入铸型中制造铸件的一种铸造方法。由于一套金属型可以重复使用数百次或数千次。故金属型铸造又叫永久型铸造。金属型铸造的工艺过程：熔炼合金制造型芯如图：预热铸型上涂料清理检验开型取铸件下芯合型浇注冷却、上涂料金属型铸造的特点及其应用： 金属型铸造可以连续
17、重复使用，生产效率高，劳动条件，铸件质量稳定，尺寸精度高，表面粗糙度较低，铸件晶粒细化，组织致密，机械性能较好。但其缺点是不透气而且无退让性，铸件容易开裂，受铸型限制，制造成本高，采用金属型的合金的熔点不宜太高，铸件的制作有一定的局限性。3.2 ZL205A铸造铝合金的热处理工艺热处理的定义： 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热 加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，有气体介质加热，液体介质加热等等。不同的环境，不同的要求，其加热的方式是同的，在本实验过程中，由于加热的温度不是特别高，因此采用的加热方式是电炉
18、加热。 金属加热时，如果暴露在空气中，会和空气中的强氧化气体发生化学反应等等，在金属表面产生氧化膜。对于后续的测量工序带来很大的麻烦，也会造成测量的误差，因此加热的过程中需要在保护气体的环境下进行。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，加热温度的选择，是热处理过程中最重要的步骤之一。加热温度过高或者过低都将导致材料热处理的效果，不同的要求其热处理的加热温度也是不同的。但一般都是加热到某特性转变温度以上，以获得高温组织。保温待温度加热到组织开始转变的温度后，需要在次温度下保持一段时间，主要是为了材料内部组织能够完全转变，这一过程叫做保温，保温的时间因材料的不同和目地的不同而不同，如果保温时间不
19、够，对于热处理的效果影响很大。应该注意的是保温的过程中必须要控制温度的稳定性，防止其跳温后使得材料过烧。冷却 冷却也是热处理工艺过程中非常重要的步骤之一，冷却方法也因工艺的不同而不同，冷却的过程中主要是控制冷却速度。不同的热处理工艺，其冷却的速度要求是不一样的，而在不同的冷却介质下，冷却的速度也是不同的。冷却介质通常是液体或气体，它们的冷却能力在很大程度上取决于冷却介质是否改变聚合状态，而这有与它们的沸点高低有关系，以是否改变聚合状态可将冷却介质分为两类。 热处理的特点：金属热处理作为一种重要的加工工艺，其最主要的特点就是，通过加热，保温，冷却的这几个步骤，改变材料的内部的组织结构，从而改变的
20、材料的性能。很多材料在性能上不能很好的满足工业生产需要，其性能上的缺陷使得其在应用上受到了很大的限制，而通过热处理，金属不仅得到了性能的改善，而且其在外形上保持了其原来的形状，这使得合金金属的使用范围大大的扩大。此外，对于不同的材料的加工要求，都可以通过对热处理进行控制而达到要求，如加热温度，冷却的速度，保温的时间等等。使得热处理在实际生产中变得越来越重要。常见的热处理方法：热处理在实际生产的过程中有很多中处理方法，包括正火，退火，固溶热处理，时效，固溶处理，时效处理，淬火，回火，钢的碳氮共渗，调质处理等等，每种方式都有不同的处理方法，其处理后的得到的材料在性能上表现也是不同的。如正火是将钢材
21、加热到AC3或ACM以上的温度进行保温，得到珠光体类的组织。而退火是将材料加热到AC3上20-40以上的温度，在炉中缓慢冷却。其与正火是不同的。而淬火和回火作为两种热处理方式，但两者经常一起使用，如习惯上将淬火和高温回火结合起来进行使用，这种方式叫做调质处理。ZL205A铝合金的热处理工艺：本实验中对ZL205A采取的热处理主要包括固溶和时效处理。对于ZL205A铝合金来说，其性能上有很大的优良表现，但在其生产的过程中，如铸造应力等因素导致合金产生了许多的缺陷。材料的性能，包括物理性能，力学性能等与材料的组织结构是有和大的关系的，通过对ZL205A铝合金采取固溶、时效热处理工艺，改变材料的微观
22、组织，如相的数量，分布和大小，进而赋予材料更优良的使用性能，提升其硬度，强度扩大其的应用范围。固溶：本实验中固溶工艺过程如图：1.升温2.保温15小时温度：5333.冷却（冷却介质：水）组织显微观察 固溶是将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺，其主要目地是为了溶解基体内碳化物、相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时晶粒的细化，同时消除合金内部产生的应力，使合金发生再结晶。合金固溶处理后的变化：固溶后其强度的变化与相成份、合金组织及淬火状态、条件等因素有很大的关系。合金经过固溶处理后，强度和塑性的改变是不同的。一些合金固溶后强
23、度升高，而塑性降低；一些合金强度降低，塑性升高；还有一些强度，塑性都提高。对于铸造铝合金而言，固溶处理后其强度和塑性均得到提高，这是由于铸造铝合金中的过剩相一般较粗，质点距离较大，因而对位错运动不产生很大的阻力，当它们溶入基体后，强度提高。同时，因这些相一般较脆，塑性也能得到提高。ZL205A铝合金的固溶热处理主要为时效热处理作准备和获得高浓度的过饱和固溶体。实验过程中当温度加热到5337。此过程在可控的气氛中进行，以获得高温组织。保温12小时（金属型）和15小时（砂型）。保温的时间必须有足够长，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，以便使溶质原子能
24、最大限度地固溶到固溶体中，使显微组织转变完全。保温过后进行冷却，本实验中冷却介质是水，冷却速度较快，冷却后得到饱和固溶体。接着将热处理后的样品打磨，抛光后，进行组织观察。 本实验中使用的热处理设备是实验电炉，如图：该电炉型号：SRX2-12-12 产品编号：0902 额定功率：12kw 额定电压：380v 额定温度：1200 炉膛尺寸：500300200 重量：180kg固溶热处理可能产生的缺陷：1）力学性能不合格：产生的原因包括固溶时温度过低，保温时间不够，淬火转移的时候转移的时间长，合金中B、V等元素含量过低也会造成力学性能不合格，其他因素包括材料杂质含量过高，融化温度高和时间过长等等。2
25、）粗大晶粒：在热处理方面，退火或淬火温度过高，保温时间过长，特别是在缓慢加热的过程中，很容易造成粗晶。变形铝合金中最易发生粗晶。锰含量对再结晶温度有很大的影响，因为锰扩散慢，铸锭中往往就存在严重的晶内偏析。而因为内部成分不同，从而使材料组织内部各处的再结晶温度不同，锰含量低的地方再结晶温度低，先进行；相反，锰含量高的地方再结晶发生较后。导致了退火过程中形成的再结晶晶核数目少，其晶粒尺寸必然会大。所以常采取以下措施：进行铸锭均匀退火，以减少锰偏析的影响。提高加热速度。降低固溶淬火加热温度3）过烧：不同合金或不同加工制品的过烧组织特征有所差异，但基本特点可概括如下。晶界展宽：其形态因复熔相的特性和
26、晶界本身的形状而异，常见的有沿晶界拉长的棱形和弧形等。复熔球：一般在晶内形成，共晶结构较复杂。如图1图1三叉晶界：多数呈角度不等的三角形，极少数呈近似圆形。三叉晶界是严重过烧组织的特征之一。如图2.高熔点相界附近的低熔点相熔化后呈不同形状的展宽。ZL205A铝合金中Cu含量越高，就月容易过烧8， 过烧温度是545左右。铝合金一旦过烧，零件全图2部都会报废，但当过烧又很轻微时，可根据具体情况处理。为了避免产生过烧，首先应确定不同合金的实际过烧温度，其次是严格执行淬火加热工艺规程和炉温。4）铸件开裂：铸件出现裂纹，肉眼可见或荧光、X光检验可见。原因有淬火冷却，加热速度快，铸件壁厚，化学成分不正确9
27、等等。时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保温时，其性能随时间而变化的现象，这过程叫做时效。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。其实质是从过饱和固溶体中析出许多非常细小的沉淀物颗粒，形成一些体积很小的溶质原子富集区。时效包括两种方式：1）人工时效处理：它是指将材料加热的一定的温度后，在指定的时间内或较短的时间内进行时效处理。2）自然时效：指将材料加热到一定的温度后，在自然的条件下让其缓慢反生时效。本实验采用的是人工时效。进行人工时效处理，为了得到比较理想的强化效果，严格控制加热温度和保温时间非常必要。失效强化的原理：时效硬化是一个相当复杂的
28、过程，时效的工艺，合金的组成，合金生产中和固溶热处理中造成的缺陷等等，都能够影响时效的效果。合金在加热的过程会形成空位，冷却的时候，其速度过快，会导致空位的滞留，而空位会对过饱和固溶体产生促进的作用，加速了了溶质原子加快扩散，从而加速了溶质原子的偏聚。影响时效的因素：1）人工时效与淬火间的时间间隔进行时效时会将合金从固溶的设备中取出，转移到另一个设备中进行时效处理，这之间的时间间隔会对时效产生一定的影响，通常，这这之间的时间间隔越少越好，时间过长，会降低时效的效果。2）合金化学成分的影响合金的主要元素和少量杂质都会对时效强化产生影响，主要元素的越高，固溶强度越高，时效强化越好。而杂质含量虽少，
29、但有时也能急剧影响强化效果。组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度决定合金能否通过时效强化。3）固溶处理工艺影响固溶的过程中经常会造成晶粒粗大，组织过烧等等缺陷。这会对时效产生很大的影响。而固溶过程中在正常的情况下加热温度升高，保温时间加长，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体，强化效果更好10。固溶如果在冷却过程析出第二相，那么在随后时效处理时该相将起晶核作用，从而使得时效强化效果受到很大的影响。4）塑性变形的影响合金材料在固溶处理过程中往往不可避免地要承受一定程度的塑性变形，时效前的冷变形会在较高温度下的脱落过程中加速，但在低温下的脱落过程则减慢。本实验中ZL205A铸造铝
30、合金进行固溶后，接着进行时效处理，将固溶后的合金放在175和155温度下放置或保温，在保温前需要将合金从固溶设备转移到时效的设备，这之间的时间间隔尽量要少。保温的时间是实验很重要的因素。实验过程中每个时效温度包括9个小试样，如图11时效175（155）0.25h（0.5）试样1时效175（155）0.5h（1）试样2时效175（155）1h（2）试样3时效175（155）2h（4）试样4测量硬度时效175（155）4h（6）试样5时效175（155）6h（8）试样6时效175（155）8h（10）试样7试样8时效175（155）20h（20）试样9时效175（155）24h（24）设置好时间段
31、后，每隔一个时间段取出一个小样，冷却后打磨抛光进行力学性能测试，得到试样在不同时间下硬度的改变趋势。过程如总流程图的5，6，7步骤。时效在如右图的设备里进行保温。设备名称：电热鼓风干燥箱电源：220V 50Hz尺寸：500550500功率：2.5KW产品编号：A0901009 温度范围：RT+10300时效时合金性能的变化： 时效的温度高低，时间长短，使得合金的组织发生改变，对合金的物理性能，力学性能和化学性能产生影响12。力学性能的测量1）对试样进行打磨，抛光。砂纸分为240，320，400，600，800，1000，2000，打磨的过程是从最粗的240号砂纸进行打磨，然后依次换成更细的砂纸
32、进行打磨。砂纸平铺于玻璃或金属板上，一手按砂纸，一手轻压试样于砂纸上并向前推进，直至试样磨面仅留一个方向上的均匀磨痕为止。每换一号砂纸，样品掉转90o.磨光后进行抛光，抛光的目地是细微磨痕和金属形变扰动层，抛光的方法有机械抛光，电解抛光，化学抛光。本实验中采用的是机械抛光。需要用到，抛光用织物：帆布、尼纶或呢绒，其作用主要是储存润滑剂，保证抛光顺利进行。纤维或者绒毛与磨面间的摩擦，使磨面平滑光亮。纤维间隙储存抛光微粉，微粉部分露出表面，产生磨削作用，且阻止微粉由于离心力飞出抛光时应注意，用力适当，不可过大。抛光时不断添洒磨料和润滑液。抛光时不断添洒磨料和润滑液。2）对表面进行腐蚀，腐蚀液为0.
33、5%HF+99.5%水13注意事项：腐蚀后快速用水冲洗，然后用酒精漂洗和热风吹干；腐蚀不当，应重新抛光后再进行腐蚀（在晶界部位容易形成台阶）3）吹干后进行硬度测量，硬度测量分为布氏硬度计和维氏硬度计。本实验采用的是布氏硬度计，型号是HBE-3000A。如右图：由于金属材料有软有硬，工件有厚有薄，有大有小，这适应不同的情况，布氏硬度压头有2.5mm、5mm 、10mm三种，加载载荷有15.6 kg、62.5 kg 、187.5 kg 、250 kg 、750 kg 、1000 kg 、3000 kg 七种，采用不同大小的载荷和直径的钢球进行布氏硬度试验时，只要满足P/D2为常数，则对同一材料来说
34、布氏硬度值不变。实验中采用的是2.5mm直径的压头，加载载荷为62.5kg，加载载荷的保持时间为20秒。4）将数据绘成图表，观察趋势，分析结果。四、实验结果及分析4.1 金属型试样实验结果1）金属型试样棒的铸态试样2）固溶处理 金属型试样经533固溶处理15小时后，其组织形态如图3）时效分析 经固溶处理后，金属试样棒中取出18个小试样，分成A,B两组。A组在175下保温24小时，分别在15分钟、30分钟、1个小时、2个小时、4个小时、6个小时、8个小时、20个小时和24小时取出一个小样，经打磨，抛光后进行硬度测试，每个试样测试五个硬度值，取其平均值，尽量消除打磨，抛光和操作时产生的误差。B组则
35、在155下保温24小时，分别在30分钟、1个小时、2个小时、4个小时、6个小时、8个小时、10个小时、20个小时和24个小时取出一个小样，同样进行硬度测试。测试数据如下： 两个温度下的硬度趋势图如下: 从表中可以看出，在175时效时，在14小时之间，硬度有明显的提高。而在68小时，硬度增长较缓慢。6小时之后，硬度值趋于稳定。 在155温度下时效，硬度随时间缓慢提高，增长较为平缓，增长率基本上不变。到15小时左右趋于稳定。 从两个温度下的时效结果可以看出，金属型铸件在不同的时效温度下，其硬度随着时间的延长而呈上升趋势，虽然在同时间内175时效的试样硬度总体上高于155温度下时效的试样硬度，但稳定
36、时的硬度大概相同，差别不大。低温时效时，硬度的提高的速度明显慢于高温时的时效。可见温度对时效强化的影响是很大的。4.2 砂型试样实验结果1）砂型试样铸态ZL205A铝合金经溶烧，浇注后，在砂型模具中保存20分钟后温度降低，开箱后得到的砂型试样部分试样如图： 在图中可见，实验中的砂型试样表面粗糙，且出现了缩孔，该缩孔出现于不同厚度的过度处，产生缩孔的原因可能是14:铸件结构设计考虑的不全面，铸件厚度不一样，突然的过度;铸件有较大的垂直面。铸造工艺不合理，如浇口，冒口的位置;浇注的温度过高或过低.由于浇注时操作不合理，如浇注时过猛或者浇注的时间太长;开箱时间太快等2）固溶处理 铸造试样在533下保
37、温15个小时，其组织形态如图图4.23图4.22图4.21 图4.21和4.22是200倍下的显微组织结构图，图中能够见到大量的化合物，而4.22中出现的黑色团状物是针孔，主要来至与铸造时产生的缺陷。3）时效分析 经固溶处理后，将试样切取9个小样，在175的温度下保温48个小时，进行时效处理，在15分钟、30分钟、1个小时、2个小时、4个小时、6个小时、12个小时、24个小时、48个小时，分别取出一个小样，打磨，抛光后进行测试硬度。得到的硬度值如下表：砂型试样时效处理（175）时间（h）0.250.51246122448平均直径（m）1014.6992.4984.2972.4930.8915.
38、8900.7898.6903.9硬度（HB）7477.579808992959594将得到的硬度值绘成趋势图如下： 在533下固溶15小时，让其固溶充分后，在175温度下时效不同的时间得到的结果如图，在1-6小时之间，其硬度增长较快。6-8小时，硬度增长较慢。8小时以后趋于稳定。稳定的主要原因是时效前，固溶处理进行的很充分，强化相大部分融入了相中，在时效过程中，组织的改变对铸件的硬度影响不明显。 砂型试样区域稳定后，其硬度在96HB左右，其硬度增加了20HB左右。五、实验结论5.1 实验结论1）砂型铸件固溶时间适合较长的时间，15h左右。固溶后其表面很粗糙，容易产生空洞，裂纹等缺陷。2）砂型试
39、样在175的温度时效，其硬度值随着时间的延长而升高，8小时后硬度值基本上达到最高值，以后趋于稳定。3）金属型试样在175温度下时效，6小时后硬度值达到最大值，随时间的增长硬度值不再变化。而在155温度下时效，其硬度值随时间的延长缓慢增加，增长的速率稳定，在15小时左右稳定，以后不在变化。4）金属型试样固溶后的显微组织比砂型试样更细。5.2 ZL205A铝合金的热处理效果 由实验中的数据可以看出，通过热处理后，ZL205A铝合金试样在性能，微观组织上都发生了很大的改变，在力学性能上，固溶合适的时间后，其硬度值得到了提高，但超过这段时间后，提高就不会很明显。而时效处理中，通过每个时段的测试，得到了
40、其硬度值的峰值，并且不同的温度下时效，其达到峰值的时间是不同的。力学性能的改变来至于试样微观组织的改变15，通过热处理后，其微观组织更细。总之，热处理后，试样的综合性能更好，扩大了ZL205A的应用范围。5.3 ZL205A铝合金的发展现状 ZL205A铝合金的优良力学性能，化学性能已经使得该合金成为了研究的热点。其在高科技领域内的应用越来越多，如在大飞机上的应用，随着飞机的告诉发展，对具有高强度，良好的韧性，轻质量，优良的抗腐蚀性等性能的材料越来越需要。ZL205A铝合金就是这样的材料，它的高性能使得各国都加大了对其的研究，其中，美国，日本，俄罗斯，中国等等都进行了大量的研究。与同类合金比较
41、，其展现出来的力学性能非常优越。如图16： 其在飞机上的很多部位都得到了很多的应用，这对于航天领域有很大的意义，ZL205A的优良性能使得生产的周期缩短，节约了加工的时间，降低成本，并且材料的稳定性高，故障少，风险小。这些都有利于飞机领域的发展。参考文献1 贾泮江，陈邦峰ZL205A高强铸造铝合金的性能及应用 J轻合金加工技术，2009，(37)：10-122 李连清ZL205A合金及铸造工艺 J宇航材料工艺，2004，(2)：373 王苏华ZL205A高强度铝铜合金的铸造及热处理 J西华大学学报，1996，(15)：51-544 贾泮江，陈邦峰ZL205A铝合金大型锥体铸造工艺研究J J铸造
42、，2010，(10)：1065-10685 李敏，王宏伟等浇注工艺对ZL205A合金组织影响 C 南昌：哈尔滨工业大，2008-7-1144-1466 李松瑞，周善初等金属热处理 M长沙：中南大学出版社，2003.9：38-437 王松涛，赵忠兴等ZL205A合金热处理工艺研究 J热加工工艺，2005，(5)：39-428 王淑艺，万建新ZL205A合金T5状态过烧的研究材料工程 J材料工程，1992，(1)：25-299 李力平ZL205A合金铸件热处理主要缺陷及其消除方法 J电子工程，2008，(3)：30-3210 梁艳峰，周敬恩等新型铸造铝铜合金的热处理 J金属热处理，2007，(6)
43、：88-9111 王一，刘晓霏等大型ZL205A合金铸件热处理对组织性能的影响 J航天制造技术，2010，(2)：22-2512 毛健，李力华等时效时间对新型高强铸造Al_Cu_Mn合金性能和微观组织的影响 J四川大学学报（工程科学版），2011，(4)：228-23113 舒群，陈玉勇等砂型铸造ZL205A合金组织与力学性能的研究 J特种铸造及有色合金，2005，(2)：75-7814 李力平ZL205A合金大型砂铸件主要铸造缺陷的探讨 J电子工程，2008，(1)：46-4815 李利华，毛健等高强度铸造铝铜合金微观组织对性能的影响 J热加工工艺，2010，(5)：1-716 贾泮江，陈邦
44、峰ZL205A合金高强优质铸件在大飞机上的应用 J材料工程，2009，(1)：77-79致谢我的学士学位论文是在老师的精心指导下完成的。四年的大学生活，离不开老师的悉心关怀和指导。老师精深的学术造诣、敏捷的思维、严谨的治学态度、求实的科学态度使我在大学期间受益匪浅。在此，我谨向尊敬的导师表示最诚挚的谢意。同时感谢周静、吴兵、张建飞、李访平等同学在过程中对我的帮助，在此，我深表感谢。向所有关心我、支持我、帮助我的亲人和朋友表示衷心的感谢！正是你们多年来对我的默默支持和无私的奉献，让我顺利完成学业。 2012年5月于重庆O(_)O谢谢！Many people have the same mixed feelings when planning a trip during Golden Week. With heaps of time, the seven-day Chinese请您删除一下内容，O(_)O谢谢！National Day holiday could be the best occasion to enjoy a destination. However, it can also be the easiest way to ruin how you feel about a place and you may become more fatigue
