船用螺旋桨铸造造铝合金研究

• 作 者: 李作为
• 机 构: 大连理工大学
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 船用螺旋桨 铝合金材料 铸造工艺 稀土掺加

随着能源短缺和环境污染问题的日益加重，材料的轻量化越米越受到材料研究者的广泛重视。船舶自身的轻量化是节能减排最有效、最直接的方式。船用螺旋桨又是船舶上一个相对独立的动力装备部件，主要通过铸造手段生产，其制造工艺和技术方案的改变具有灵活性，因此，实现船舶轻量化可以首先从螺旋桨轻量化入手。Al-Cu合金具有室温和高温力学性能高、切削加工性能好、耐热性能优良等优点，可用于铸造大型结构件和受力构件。但由于Al-Cu系合金结晶温度范围宽，以粥状方式凝固，铸造性能不好，如流动性、抗热裂性能及气密性能差，在结晶时补缩不良易产生缩松、夹渣、热裂、偏析和针孔等铸造缺陷，因此，改善Al-Cu合金性能并努力拓展其应用领域具有重要意义。　　本文以典型的Al-Cu系合金ZL205A为对象，研究了旋转喷吹精炼工艺和稀土元素Gd对合金显微组织和力学性能的影响。同时通过固溶时效热处理工艺，来提高合金的力学性能。结果表明：通过旋转喷吹精炼可明显减少ZL205A合金的气孔和夹渣等铸造缺陷，同时又可以提高合金的抗拉强度和伸长率等力学性能。添加稀土元素Gd至ZL205A合金中，可以细化ZL205A合金的铸态显微组织。当Gd加入量为0.03％时，晶粒得到一定程度的细化;加入量为0.06％时，细化效果最好;但当加入过量的Gd后细化效果恶化，且组织中粗大的块状化合物明显增多。稀土元素Gd能显著提高铸态和T6后ZL205A合金的力学性能，但随着Gd添加量的增加，均呈现先增加后减小的趋势。当Gd加入量为0.06％时，合金的综合力学性能最优，铸态时抗拉强度达到192MPa，伸长率为11.1％;T6热处理后抗拉强度为421.1MPa，伸长率为10.2％。微量稀土Gd可以起到净化ZL205A的作用，并能显著提高合金的流动性。在690℃浇注温度下，添加0.06％Gd时，螺旋试样的长度增加了8.7％;而在700℃浇注时，螺旋线的长度增加了14％。