熔体搅拌对zl205a合金cu元素分布及组织性能影响研究

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1、硕士学位论文熔体搅拌对ZL205A合金Cu元素分布及组织性能影响研究EFFECTOFMELTSTIRRINGONDISTRIBUTIONOFCuANDMICROSTRUCTUREINZL205AALLOY周文俣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG27学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工学硕士学位论文熔体搅拌对ZL205A合金Cu元素分布及组织性能影响研究硕士研究生：周文俣导师：魏尊杰教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔

2、滨工业大学ClassifiedIndex:TG27U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTOFMELTSTIRRINGONDISTRIBUTIONOFCuANDMICROSTRUCTUREINZL205AALLOYCandidate：ZhouWenyuSupervisor：Prof.WeiZunjieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessing

3、EngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文采用实验研究与数值模拟相结合的方法，研究熔体机械搅拌处理工艺对ZL205A合金熔体不同高度处Cu元素分布的影响，通过改变搅拌转速以及搅拌时间等参数，研究其对Cu元素均匀化的影响。研究发现随搅拌叶片尺寸增大，

4、ZL205A合金熔体中Cu元素分布的均匀化效果逐渐增强；随着搅拌叶片距离合金熔体底部距离的增加，ZL205A合金熔体中Cu元素分布的均匀化效果先增强后减弱，当搅拌叶片处于ZL205A合金熔体中部时，搅拌的均匀化效果最好。通过实验研究，在熔体中定点取样并采用XRF分析其Cu元素含量，发现当转速低于400rad/min时，随着搅拌转速的增加，ZL205A合金熔体中Cu元素分布的均匀性增强；当转速高于400rad/min时，ZL205A合金熔体中Cu元素分布的均匀性下降；随着搅拌时间的增加，ZL205A合金熔体中Cu元素分布的

5、均匀性呈现出先增强后不变趋势，当搅拌时间为30min时，其均匀性最好。经过400rad/min×30min熔体机械搅拌处理后，ZL205A合金铸件组织中各相分布均匀，未出现第二相和细化相聚集的现象，晶粒组织得到细化，平均晶粒尺寸为34μm。对其进行热处理，工艺为535℃×15h固溶处理及180℃×6h时效处理。经过T6热处理后的ZL205A合金铸件性能显著提升，其中抗拉强度达到510MPa，延伸率达到9%，维氏硬度达到157.3，拉伸试样断口呈现出明显的韧窝断裂。通过理论分析，对ZL205A合金熔体中Cu沉降过程构建了阻

6、力沉降模型，并且用直接检测的方式计算了ZL205A合金熔体中Cu沉降规律，发现其沉降最初阶段处于严重湍流阶段，熔体中各区域Cu含量严重突变；合金熔体顶部和底部Cu含量突变最严重，合金熔体中部Cu含量较稳定，并且判定其浇注窗口期应为机械搅拌处理结束后10~20min。关键词：ZL205A合金；Cu元素；机械搅拌；组织；力学性能I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThispaperistostudytheeffectofmeltmechanicalstirringtreatmentonthedistributio

7、nofCuelementatvariousheightsofZL205Aalloymelt,andtostudytheparametersofthealloybychangingthestirringspeedandstirringtimeparameterseffectofCuelementhomogenization.ThestudyfoundthatthehomogenizationeffectofCuelementdistributionintheZL205Aalloymeltgraduallyincreased

8、withtheincreaseofthesizeofthestirringblade;thehomogenizationeffectofCuelementdistributionintheZL205Aalloymeltwasincreasedwiththeincreaseofthedistancefromthesti