zl201合金半固态模锻及数值模拟

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1、东北大学硕士学位论文摘要Z1_201合金半固态模锻及数值模拟摘要20世纪70年代初．美国麻省理工学院D．S。Spencer等研究人员发现了金属在凝固过程中的特殊力学行为．随后，在Flemings教授的领导下，对具有球状初生固相的半固态合金形成机制、半固态浆料的力学行为和成形特点进行了深入研究，创立了金属半固态成形的概念、理论和技术。随着半圆态金属成形技术的同趋成熟，其成本将大幅度下降，质量不断提高，被专家们称为2l世纪新一代的金属成形技术．本文以ZL201合会为研究对象，系统地研究了半固态坯料的制备、重熔加热、模锻成形及其锻件热处理工艺，另外对半固

2、态压铸成形和成形件组织、性能进行了数值模拟．并取得了以下研究成果：采用近液相线半连续铸造技术制备的ZL201合金半圃态坯料微观组织为丈量细小的等轴晶和少量短程技晶．重熔加热温度和保温时间共同影响着重熔加热组织的演变过程。通过实验确定ZL201台金半固态模锻成形最佳温度为630'12，此时浆料中液相分数为33．29％．通过半圆态模锻成形实验获得ZL201合金半周．奈模锻最佳工艺为：材料温度630℃，模具温度250℃～300℃，窟模时间为10s～15s。对半固态模锻件进行热处理，得到最佳热处理工艺为：固溶温度54040，时间3小时和时效温度175"12

3、，时间4小时，此时其维氏硬度可达104HV，另外对其做x射线衍射分析可知其主要的强化相有CuAl2和TiAl3。用Anycasting铸造仿真软件对ZL201合金半固态压铸成形流场、温度场、组织和机械性能进行模拟，获得最优的ZL201合金半固态压铸工艺为：坯料温度640℃，模具温度240"12，低速压射阶段速度0．1m／s，高速压射阶段速度lm／s。在充型O．83s即充型60％时进行速度切换，此时ZL201合金半固态压铸成形充型平稳，裹气较少．所获得的铸件的平均晶粒尺寸为0．032cm．平均二次枝晶壁问距为0．0023cm，在铸态条件下最高维氏硬度

4、为79HV，最高抗拉强度为238MPa，最大延伸率为6'／0。关键词：ZL201合会，半固态，近液相线铸造，重熔加热，模锻，固溶时效，数值模拟东北太学硕士学位论文AbstractResearchontheSemi-soliddie-forgingofZL201AlloyandNumericalSimulationAbs仃actAtthebegi枷ngofthe20thcentury70’S，AmericaMassachusettsInstituteofTechnologyResearcherD．S．SpencerandotherResearcher

5、findmetalspecialdynamicalperformanceduringsolidification．Afterwards，underdirectionofprofessorFlemings，formedmechanismofsemi-solidalloywithsphericprimaryphase，dymmicalperformanceofsemi·solidslurryanditsformedcharacteristicweredeepresearched，foundconcept，theoryandtechniqueofsemi

6、-solidformation．Alongwithsemi-solidformingtechniquecomematuredaybyday,costdeclineremarkably,productqualityimproveconstantly,socallednewgenerationmetalformingtechniqueof21stcenturybyexperts．ThispaperbasedonZL201alloy,manufactureofsemi-solidingot、reheating、die-forgingandheattrea

7、tmentc璃fbofforgings、Ⅳeresystemicallyresearched．inaddition,semi-soliddie-castingpartanditsmicrostructureandmechanicalpropertieswerenumericallysimulated．11圮followingresultswereobtainedfromabovework：ThemicrostructureoftheZL201alloysemi-solidingotcastbynear-liquiduscastingisisomet

8、riccrystalandshort-distancedentriticcrystal．Thereheatingmicro