添加Zr、La元素的Al-Zn-Mg-Cu合金凝固過程模擬及性能研究.pdf

1、Al-Zn-Mg-Cu（7000）系鋁合金具有高的比強度，較高的韌性和較好的耐蝕性等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用到航空航天和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。而航空航天器材的輕量化要求 Al-Zn-Mg-Cu系合金具有更高的強度、韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能。但是，現(xiàn)有鋁合金處理工藝在高強度-高韌性-高抗應(yīng)力腐蝕方面存在不可協(xié)調(diào)性。通過優(yōu)化鑄造工藝、合金成分和熱處理工藝，可以改善鋁合金的綜合性能。其中，微合金化對鋁合金的性能提升具有顯著效果。然而，關(guān)于添加微量Zr、La元素

2、的7000系合金的研究鮮有報道。本文運用ProCAST軟件模擬添加Zr、La元素的Al-Zn-Mg-Cu合金的凝固過程，優(yōu)化出最佳工藝參數(shù)，并結(jié)合實驗和相關(guān)性能測試，從而獲得良好質(zhì)量的鋁合金鑄件。本文主要研究結(jié)果如下：
　?。?）微量Zr、La元素的加入，可與鋁合金發(fā)生作用，細化鑄態(tài)晶粒，提高力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)：0.1Zr、0.2La為Al-Zn-Mg-Cu合金的最佳添加量。
　?。?）運用ProCAST模擬軟件建立了Al-

3、Zn-Mg-Cu-0.1Zr-0.2La鋁合金的熱力耦合模型、物性參數(shù)及其他相關(guān)參數(shù)，最后計算了合金的充型凝固過程。分析了不同條件下溫度場、應(yīng)力場的分布規(guī)律，優(yōu)化出最佳的澆注工藝。其中鑄件最佳的澆注工藝參數(shù)為：澆注溫度740℃，模具溫度210℃，澆注速度780mm/s。對最佳工藝參數(shù)下鑄件的流場、集中縮孔、微觀組織和裂紋進行了模擬分析，模擬結(jié)果基本符合實驗結(jié)果。
　?。?）根據(jù) ProCAST模擬軟件優(yōu)化的澆注工藝參數(shù)，分別澆注出