第29卷第11期 2010年11月
特约专栏
中国材料进展 MATERIALS CHINA
Vol.29No.11 Nov.2010
反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究
李新雷，郝启堂，介万奇
（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072）
摘要：采用反重力情造方法生产高强度铝合金传件已成为航室、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和Z1205A铸件凝固组织的影响。结果表明，合金的凝固组织存在着不同的位置效应，对于ZL114A 合金铸件，冷端晶粒尺寸最小，靠近浇口处品粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件，随距浇口处距离的减少，枝晶间分布的网格状e(Al,Cu)相逐由相变细，a(Al)枝晶内分布的黑色点状T(AlzCuMn,）相逐渐减少。分析表明，在反重力铸造补缩
压力相同的情况下，合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。关键调：反重力传造；高强度铝合金；覆固组织
中图分类号：TG146.21
文献标识码：A
文章编号：16743962(2010)11001605
Investigation on Effect of Counter Gravity Casting to
SolidificationMicrostructure ofHighStrengthAluminumAlloys
LIXinlei，HAO Qitang，JIEWanqi
(State Latoratory of Solidification Processing, Northwest Polytechnical Vniversity, Xi'an 710072, China)
Abstract: There are main approach which get high quality ports in aeronautical and astronautical industry to produce high strength aluminum alloy castings by counter gravity casting- Solidification microstructure of high strength aluminum alloy ZL114A and ZL205A castings under counter gnavity casting process was investigated. The results indicate that the micro-structure with different solidification termperature range have different site effectiveness. The crystal grains of ZL114A alloy castings near the inner-gate of the castings are larger, while those at the cooling site of castings are fine, For ZL205A alloy casting, with decreasing of the distance of inner-gate site, ( Al, Cu) phase distributed in α( Al) interdendritic become thin-ner gradually, T( Al, CuMn, ) phase distributed inside of α( Al) grains also decrease. The investigation indicates that the site effectiveness is related to different solidification temperature of different alloy.
Key wOrds : counter gravity casting; high strength aluminum alloy; solidification microstructure
1前言
反重力铸造是利用外加压力使合金液沿着与重力相反的方向自下面上充型并凝固成形的一种铸造方法，可分为低压铸造、差压铸造和调压铸造等。反重力铸造具有充型平稳、充型速率可控、温度场分布合理、压力下凝固及有利于铸件凝固补缩的特点，所生产铸件的力学性能好、组织致密、铸造缺陷少1-2]，非常适合于优质复杂薄壁铸件的生产。ZL114A和ZL205A合金是目前航空、航天领域内应用较多的高强度铝合金。ZL114A 合金属于AI-Si-Mg系列合金，以其较高的强度、较好的塑性以及优良的铸造性能等特点受到青咪。 ZL205A合金是--种高纯高强度铸造铝合金，在T6状态
收稿日期：2010-1019
基金项目：国家973计划项目（2006CB605202）
通信作者：介万奇，男，1957年生，教授，博士生导师
下，其强度是目前世界上使用的铸造铝合金中最高的合金之一，具有非常好的塑性、韧性和抗蚀性，易焊接，易加工特点(3-4)。但是，ZL114A和ZL205A合金的凝固温度范围存在较大的差异，在反重力铸造的凝固压力作用下，对不同高强度错合金的凝固组织会产生不同的影响，为此，针对反重力铸造方法对ZL114A和ZL205A 合金凝固组织的影响规律进行了研究与探讨。
2
实验方法
采用差压铸造方法浇注ZL114A和ZL205A合金试
样，试样轮廊尺寸为17mm×17mm×130mm。铸型材料选用粘土砂，浇注工艺方案如图1所示。采用上罐排气式差压铸造方法进行浇注，浇注工艺参数分别为：升液速度40mm/s，升液压力12kPa，充型速度40mm/s，充型压力30kPa，结壳时间1s，结壳增压压力1kPa，结壳增压速度1kPa/s，结晶增压压力30kPa，结品增压速度1kPa/s，结晶时间200s，差压铸造同步压力