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海洋材料(27):线

日期:2018-11-20 20:27

  ZL104合金也是热处理可强化Ai-Si-Mg系铸造铝合金,具有优良的铸造工艺性能和气密性,同时其强度高于ZL101、ZL102等合金的,但形成针孔的倾向较大,熔炼工艺较为复杂。

  该合金适于砂型或金属型铸造各种复杂薄壁零件,也可以采用压铸工艺,适合于铸造承受中等载荷、工作温度不超过180℃的舰船箱类和发动机零件等,是一种应用较为广泛的海洋工程和设施的铸造铝合金。相似的国外合金有美国的360、日本的AC4A、ISO的Al-Si10Mg,德国的G-AlSi10Mg。铸造方法、铸件尺寸大小和复杂程度一般不受限制,主要为大型复杂砂型和金属型铸件。承力件均在固溶处理与人工时效状态下应用。

  ZL104合金的熔炼可在不同加热方式炉中进行,仔细清理溶化坩埚与工具,喷涂料应预热烤干。保持炉料表面清洁(无锈蚀、油污)和溶化工具、精炼变质剂等干燥,是减少合金熔炼吸收氢气的重要措施,同时在空气湿度较大的条件下,可采用覆盖溶剂,并尽可能降低熔炼温度,缩短熔炼时间。

  应进行精炼,以便有效地去除气体与夹杂,精炼剂为固体氯化物,如六氯乙烷等或含氯混合气体如氟利昂-氮混合气体等。合金的含硅量较高,应通过变质处理细化处理细化共晶组织,改善材料塑性,可采用钠变质剂,如5%NaCl+30%NaF+10%KCl+10%Na3AlF6,用量为炉料质量的2%~3%,变质温度710℃~750℃。也可以采用氯化锶或铝-锶中间合金作为变质剂。

  为获得致密铸件,在浇注过程中应保持熔体平稳流动,防止从空气和铸型中吸收氢,对于重要的大型复杂铸件建议采用压力釜浇注,压力0.5~0.6N/mm2。

  为保证铸件的力学性能,应严格控制合金的化学成分,硅含量在上限时,可提高合金强度和流动性,降低硅含量对减少集中缩孔的形成有益;镁是合金的主要强化元素,其含量为0.2~0.25%时可获得好的综合性能;铁是降低合金力学性能的主要杂质元素。

  ZL104合金表面易生成薄而致密的氧化膜,可防止进一步氧化,有高的抗腐蚀性能,即使在潮湿的大气中也有相当强的抗腐蚀性能,并无应力腐蚀开裂倾向,为提高合金的抗腐蚀能力,应严格控制杂质铁和铜的含量。

  ZL104合金的相组成为-(Al)+Mg2Si+Si,Mg2Si是主要强化相,固溶处理时溶入基体,而在时效时以介稳定相(GPI、GPⅡ或)弥散析出。共晶硅在变处理后细化,由片状转变为颗粒状。三元共晶熔点(-Al+Mg2Si+Si)为550℃,二元共晶-Al+Si的熔点577。热处理过烧后,组织中出现Si相聚集变粗,共晶复溶特征。合金的杂质相有骨骼状的AlFeMnSi和针状的(Al9Fe2Si2)。

  一版形状比较简单的铸件可在室温水中淬火,大型复杂零件则应在沸水、油或CL-1有机淬火剂中淬火,以减少内应力和防止铸件变形。

  ZL104合金有有优良的铸造工艺性能,用浇铸砂型模棒状试样流动长度法测定700℃的流动性为359mm,无热裂倾向,线%。合金结晶间隔小,在消除针孔的条件下,可以达到很高的致密度和气密性。

  ZL104合金的壁厚敏感效应随铸件壁厚增加或冷却速度降低而上升,-Al枝晶和共晶组织都变粗,而力学性能则降低。

  该合金有良好的可焊性,可采用氩弧焊、气焊等焊接或补焊。焊接接头热处理后的拉伸性能与基体的性能大体相同。补焊铸造缺陷通常采用相同成分的填充金属,已经热处理的铸件焊补后应进行重复热处理。

  对ZL104合金铸件可采用硫酸阳极氧化处理,用重铬酸钾封孔,但由于含硅量高,氧化表面外观效果不好,而对于针孔度超过3级的铸件,则不允许阳极氧化处理,可采用涂漆保护。

  ZL104合金的含硅量高,可切削加工性能差,但热处理后基体硬度提高,切削加工性能有所提高。

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