徐晉馳

摘 要：研究了固溶溫度對ZL205A合金微觀組織和性能的影響。結(jié)果表明：固溶溫度538℃時，組織得到細(xì)化，其力學(xué)性能相對于固溶前得到顯著提高，固溶強(qiáng)化效果理想，抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值381.2MPa，伸長率達(dá)到11.6%。

1 前言

ZL205A 合金是我國自行研制的一種高強(qiáng)度鑄造鋁合金，廣泛應(yīng)用于航天航空等領(lǐng)域[1]。目前，ZL205A 高強(qiáng)鑄造鋁合金優(yōu)異的性能已為我國航天上重要承力結(jié)構(gòu)件的選材應(yīng)用開辟了新的途徑[2]。而選擇合適的熱處理工藝可縮短企業(yè)生產(chǎn)周期，提高材料的綜合性能，給企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。為此，本實(shí)驗(yàn)探討了固溶處理對ZL205A的組織和性能的影響[3-5]。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

選擇實(shí)驗(yàn)用的合金成分為（wt，%）5Cu、0.6Mn、0.25Ti、0.2Cd、0.1Zr、0.2V、0.005B、Mg≤0.05、Si≤0.06、Fe≤0.15，其余為鋁。采用坩堝電阻爐進(jìn)行熔煉，溫度達(dá)到780℃， 用石墨攪拌棒將熔液攪拌均勻， 730℃時經(jīng)過精煉，撇渣，保溫10 min，710澆注的試驗(yàn)用鋁。鑄件分別在515℃，523℃，530℃，538℃，545℃時進(jìn)行固溶處理，固溶時間為10h，最后出爐水淬。在鑄件力學(xué)性能最好的固溶處理溫度下，調(diào)整固溶時間，固溶時間為4h、6h、8h、10h、12h，然后出爐水淬。

固溶處理后選取具有典型力學(xué)性能的試棒制備金相試樣，并用XJL-02型立式金相顯微鏡、JXA-840型掃描電子顯微鏡對不同工藝參數(shù)、不同熱處理狀態(tài)下的試樣進(jìn)行組織形貌觀察分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

3.1固溶溫度的影響

固溶溫度在選擇時應(yīng)該考慮到兩個方面：第一方面在選定的固溶溫度后保證θ相充分地溶解于α相中[6-8]。第二方面所選的固溶溫度不能讓共晶體在ZL205A合金中的發(fā)生熔化，所以合金固相線溫度要略高于固溶處理的溫度，Al-Cu二元合金的共晶溫度為548℃，固溶處理溫度在選擇上應(yīng)該低于548℃，如果合金組織在固溶加熱時容易產(chǎn)生過燒[9-11]，固溶溫度在選擇上應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵恍榱说玫絑L205A合金在固溶處理時的最佳固溶溫度，固溶處理溫度在選擇上應(yīng)該低于548℃，設(shè)定515℃、523℃、530℃、538℃、545℃五個固溶試驗(yàn)溫度，固溶處理時間為10h，鑄件出爐后進(jìn)行水淬。

從表1.1可以看出，鑄件經(jīng)過固溶溫度515℃、523℃、530℃、538℃、545℃，固溶時間為10h處理后，鑄件的抗拉強(qiáng)度較未固溶前有一定的提高，提高幅度分別為36.8%、45.3%、59.1%、59.8%、29.2%，鑄件的伸長率較未固溶前也有著一定程度的提高。

圖2（a）、2（b）、2（c）分別為鑄件經(jīng)515℃×10h、530℃×10h、538℃×10h固溶處理并出爐后水淬的顯微組織圖。圖2（d）為鑄件經(jīng)545℃×10h固溶處理并出爐后水淬后的斷口形貌。由圖2（a）中可看出，當(dāng)固溶溫度為515℃時，組織晶界處相已部分溶入到合金的固溶體內(nèi)，固溶導(dǎo)致晶界處的相不在連續(xù)，相也比較粗大。圖2（c）中晶界處大部分的相已幾乎都溶入到合金的固溶體內(nèi)，只有一小部分相殘留在晶界處，而且形態(tài)上要比圖2（a）中晶界處的相要細(xì)小，因此，圖2（c）中相在固溶體中的溶解量大于圖2（a）固溶體中的溶解量，由于銅在固溶體的含量大于經(jīng)515℃×10h處理后的，所以固溶強(qiáng)化效果要好，力學(xué)性能提高。當(dāng)熱處理?xiàng)l件為538℃×10h時，擠壓鑄造ZL205A合金鑄件的強(qiáng)化效果要好于515℃×10h。當(dāng)熱處理?xiàng)l件為545℃×10h時，鑄件的斷口形貌如圖4.2d），從圖4.2d）中可發(fā)現(xiàn)鑄件的斷口處有缺陷，應(yīng)該為組織過燒所致，使鑄件的力學(xué)性能嚴(yán)重降低，因此固溶處理?xiàng)l件為545℃×10h時，鑄件的抗拉強(qiáng)度下降，鑄件的伸長率比未固溶前的還要小。分析得出，熱處理過程中擠壓鑄造ZL205A合金的最佳固溶溫度為538℃。

4 結(jié)論

ZL205A合金有很好的固溶強(qiáng)化效果，鑄件經(jīng)過固溶處理（538℃×10h）后，其力學(xué)性能相對于固溶前得到顯著提高，其抗拉強(qiáng)度提高了17.8%，伸長率提高了26.1%。當(dāng)固溶時間為10h，隨著固溶溫度的升高，ZL205A合金的抗拉強(qiáng)度也隨之增加，固溶溫度升到538℃時，固溶強(qiáng)化效果理想，抗拉強(qiáng)度達(dá)到峰值381.2MPa，伸長率達(dá)到11.6%，固溶溫度繼續(xù)上升，抗拉強(qiáng)度和伸長率下降。

參考文獻(xiàn)：

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