鋁合金在汽車輕量化中的應用

目前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和預測使用傳統(tǒng)鋼鐵已經(jīng)變得越來越少，主要是因為，在汽車行業(yè)，使用鋁的頻率越來越高。與鋼鐵相比，鋁合金解決方案，可顯著減輕重量，不再僅用于高檔車輛，而且也用于中檔車輛。另外，越來越多的車輛部件由鋁制成。其次，傳統(tǒng)鋼材已被新型高強度和超高強度鋼板取代這種鋼材比標準鋼材具有更大的重量節(jié)省潛力。

1 超高強度鋼與超高強度鋁合金的比較[1]

超高強度鋼在技術(shù)標準方面符合汽車行業(yè)的需求。這些超高強度鋼正在為鋁工業(yè)建立新的目標。來自6000系列的超高強度鋁合金很容易達到400MPa的屈服強度，超高強度鋼具有1100MPa的較高屈服強度。但鋁合金更輕更能引發(fā)主機廠的需求增加。新一代超高強度鋁合金成為汽車制造商的超高強度鋼真正替代品。7000系列的鋁合金主要與鋅混合并含有較少量的鎂和銅，可硬化且非常堅硬。該系列中最受歡迎的合金7050和7075，已經(jīng)廣泛用于航空和航天領(lǐng)域，例如飛機機翼。汽車行業(yè)也開始使用。

鋁合金作為特殊材料，用作車輛B柱的加固，例如，由7000鋁合金系列制成的部件可以比超高強度鋼更容易地集成到鋁結(jié)構(gòu)中，超高強度鋁合金的加工類似于超高強度鋼，在處理超高強度鋁合金時遇到一些挑戰(zhàn)。與含有鎂和硅的6000鋁合金系列相比，這些合金更難以形成。在鋼鐵行業(yè)也使用一種方法，即熱沖壓方法，也稱為沖壓硬化。在加壓硬化期間，通過將金屬加熱至約500℃來增加材料的強度。然后在冷卻成形工具中淬火金屬之前進行成形。作為這一過程的結(jié)果，這些部件具有高強度和彈性，并且還具有所需的機械性能。

除了加壓淬火之外，超高強度鋁合金還可以通過固溶熱處理和隨后的熱成形進行加工。在固溶熱處理過程中，鋁質(zhì)材料被加熱到500°C左右，這樣所包含的元素就會移動并均勻地分布在基體中。冷卻至室溫后，再將金屬加熱至200-250℃，在烘箱中熱成形，然后成型并冷卻。

超高強度鋼和超高強度鋁合金比較的主要標準是所謂的屈服強度。屈服點是描述在發(fā)生塑性變形之前可以施加在材料上的最大載荷的參數(shù)。鋁部件的最終特性取決于之前添加到鋁合金中的熱處理類型。7075鋁合金可以在兩種狀態(tài)下獲得，T6和T7。在7075-T6時，達到約500MPa的屈服點，而在7075-T7時約為450MPa。對于鋁合金，450-500MPa的屈服點已經(jīng)是非常高的值。盡管如此，如果我們考慮相同的產(chǎn)品厚度，超高強度鋼仍然具有1100MPa的屈服強度，其強度更強。超高強度鋁合金的優(yōu)勢在于其密度：約2.7g/cm3，約為7.8g/cm3的鋼輕約三分之二。因此，隨著厚度的增加，Ultralex等超高強度鋁合金的重量減輕了約17%，并且與超高強度鋼相比具有相同的強度。

就強度和能量吸收而言，發(fā)生碰撞時的特征，兩種材料的車輛部件都具有相似性。測量施加應力時斷裂后材料樣品的長度。超高強度鋁合金Ultralex的值是15%，這是超過兩倍高于超高強度鋼（6%）。低延伸率表明材料是相當脆弱的。車輛部件的斷裂伸長率，預計會有一個強度高，一定不能太低也不能太高。

2 激光擺動加工對汽車鋁合金的焊接[2]

本文的范圍是研究激光焊接的改進，通過光束擺動，向量身定制的毛坯部件進行焊接，開發(fā)不同剛度的鋁合金部件，廣泛用于汽車行業(yè)。為此，由兩種工業(yè)等級制成的片材，即不同厚度的AA-6082 T6和AA-5754 H111制成對接接頭和搭接接頭。在使用和不使用填充焊絲（AA-5556）的情況下來評估該技術(shù)。焊接工藝包括無損檢測（NDT）和機械測試。

結(jié)果表明，在厚度較小的片材內(nèi)，對接接頭傾向于失效。相反，搭接接頭處的剪切試驗突出顯示了在薄板的熱影響區(qū)（HAZ）中的破裂模式。值得注意的是，擺動過程通?？梢栽谂c優(yōu)化的焊接參數(shù)組合時避免出現(xiàn)孔隙。然而，在搭接接頭中總是檢測到殘余孔隙度，隨著熔融區(qū)域的大小而變化。

在對接接頭中，影響孔隙率的因素是激光源功率和填充焊絲量。增加功率并減少填充焊絲量，導致孔隙率降低。過量的填充焊絲導致熔融浴的較快固化，這阻礙了在焊接過程中產(chǎn)生的氣體或金屬蒸氣的排出。這是因為我們需要使用更多的激光能量來焊接填充物，從而獲得高質(zhì)量的接頭線。我們以40J/mm（BW）-45J/mm（B）的熱量輸入實現(xiàn)了降低孔隙率的最佳焊接參數(shù)。在本文研究的參數(shù)變化范圍內(nèi)，對于對接接頭，擺動變化不影響孔隙度。但是，就質(zhì)量、生產(chǎn)率和效率而言，對接接頭的最佳參數(shù)是BW，生產(chǎn)率超過30%，效率比B高出12.5%（表3）。擺動效應對于增加搭接接頭強度部分的寬度而不增加穿透深度更為明顯。這對于在美學方面具有最佳表面外觀非常有用。此外，由于不可能完全排空在激光工藝過程中產(chǎn)生的氣體或金屬蒸氣，因此在搭接接頭中殘留的孔隙率仍然存在穿透焊接。剪切試驗表明，對于相同的焊接條件，機械特征表現(xiàn)出使用填充焊絲的最佳強度。

3 用于汽車應用的5754鋁合金類似和不類似的超聲波點焊[3]

鋁（Al）合金越來越多地用于交通運輸業(yè)，由于它們的高強度重量比，可以減輕車輛的重量。這些應用不可避免地涉及汽車5754鋁合金的相似和不相似的連接，制造多材料車身結(jié)構(gòu)和部件。超聲波點焊（USW）是一種新興且有前途的固態(tài)連接技術(shù)，可適用于連接鋁合金。在這項研究中，5754鋁合金在類似的（Al5754-Al5754）和不同的（Al5754-ZEK100鎂合金，Al5754-HSLA鋼）配置下以不同程度的焊接能量進行焊接。據(jù)觀察，USW對界面微觀結(jié)構(gòu)具有強烈的影響，通過類似焊接動態(tài)重結(jié)晶在焊接界面處存在細晶粒，而在不相似的焊接中形成界面擴散層。拉伸搭接剪切強度隨著焊接能量的增加而增加，達到最佳值，隨著焊接能量的進一步增加而下降。不同的Al5754-ZEK100和Al5754-HSLA鋼節(jié)點的強度分別是相似Al-Al節(jié)點的55%和88%。不同的Al5754-HSLA鋼接頭表現(xiàn)出最長的疲勞壽命，這是由于應力集中減少以及由于釬焊效應引起的附加強化在熔核邊緣擠出Al-Zn共晶組織。

高功率USW用于在類似（Al5754-Al5754）和不類似（Al5754-ZEK100鎂合金，Al5754-HSLA鋼）配置中以不同水平的焊接能量連接5754鋁合金。USW對界面微觀結(jié)構(gòu)具有顯著影響，在類似的焊接中通過動態(tài)再結(jié)晶在焊接界面處形成細晶粒。在Al-Mg異種合金中形成的含有Al12Mg17相的界面擴散層隨著焊接能量的增加而增加。Al-HSLA鋼接頭的界面擴散層主要由Al-Zn共晶組織和一些Fe2Al5和FeAl3相組成，隨著焊接能量的增加，Al-Zn共晶體的擠壓使其厚度減小。首先拉伸搭接剪切強度增加，達到最大值，然后隨著所有焊接接頭中焊接能量的增加而下降。通過USW，在ZEK100-Al5754異種接頭中約有78%的ZEK100-ZEK100接頭強度和約55%的Al5754-Al5754接頭強度。不同的Al5754-ZEK100和Al5754-HSLA鋼焊接接頭的強度分別是相似的Al5754-Al5754焊接接頭的55%和88%。不同的Al5754-HSLA鋼焊接接頭在所有循環(huán)載荷水平下顯示出最長的疲勞壽命，這是由于應力集中減少以及擠壓出的Al-Zn共晶體在熔核邊緣處的釬焊效應引起的附加強化。

本研究中使用的材料是由美國通用汽車公司供應的1.5mm厚的5754-O鋁合金片，Magnesium International和加拿大滑鐵盧大學由Magnesium Elektron提供的2.0mm厚的ZEK100-OMg合金片，以及由ArcelorMittal Dofasco提供的1.2毫米厚的熱浸鍍鋅HSLA鋼。焊接采用2.5 kW雙楔形Sonobond MH2016 HP USW系統(tǒng)以20 kHz的能量模式運行，8 mm×5 mm的扁平鋸齒焊接頭具有九個平行以確保在焊接過程中良好地抓住片材。在焊接之前，使用120號砂紙稍微研磨片材的表面，然后用丙酮清潔，然后用酒精超聲波清潔以去除潤滑劑和碎屑。

4 碳纖維增強塑料，鋁合金和汽車發(fā)動機蓋用合金鋼的沖擊試驗有限元分析比較[4]

本文介紹了在發(fā)生碰撞時使用有限元分析（FEA）需要應用的最佳材料的重要性，以便使發(fā)動機蓋堅固并且安全。汽車發(fā)動機蓋強度的增加可以使得汽車司機更加安全。

使用SolidWorks仿真軟件模擬汽車發(fā)動機蓋的沖擊測試。通過撞擊汽車發(fā)動機蓋，有4種不同力（870N，1370N，1870N和2370N），采用了3種不同的汽車發(fā)動機蓋材料（Al6061T6（SS），AISI1045和CFRP-夾層復合材料）。

Solidworks軟件的功能是快速而精確地設(shè)計模型。SolidWorks設(shè)計是基于已經(jīng)選擇的模型或組件定義的3D模型。這種方法是用于機械工程仿真的常用數(shù)值方法。通過使用有限元分析（FEA），它可以解決數(shù)學上困難和耗時的操作。通過使用有限元方法可以解決的工程和數(shù)學物理中感興趣的典型問題領(lǐng)域包括結(jié)構(gòu)分析，傳熱，流體流動，質(zhì)量傳輸和電磁勢。

從靜態(tài)分析中，應力和位移分析通過使用有限元分析進行數(shù)值研究。它還能夠使用SolidWorks仿真軟件模擬汽車發(fā)動機蓋的沖擊測試。汽車發(fā)動機蓋的三種不同材料Al6061 T6（SS），AISI 1045鋼和CFRP夾層復合材料通過撞擊汽車發(fā)動機蓋的四種不同力量進行了檢查。已經(jīng)選擇了870N，1370N，1870N和2370N的力進行沖擊測試。此外，成功比較了在最大應力和最大位移方面使用不同材料的模擬結(jié)果。與鋼AISI 1045和Al 6061-T6（SS）相比，CFRP-夾層復合材料具有更高的最大位移值。從這個結(jié)果可以預測CFRP-夾層復合材料在材料性能方面具有高度的靈活性。因此，從結(jié)果來看，CFRP-夾層復合材料和鋼AISI 1045幾乎具有相同的應力值。結(jié)果表明，與Al 6061-T6（SS）相比，這兩種材料都具有高屈服強度性能。

5 鑄造汽車鋁合金在大規(guī)模屈服條件下的疲勞裂紋擴展[5]

在250℃下進行疲勞裂紋擴展試驗，以研究汽車工業(yè)在高溫下用于汽缸蓋應用的材料，大規(guī)模屈服條件下的疲勞裂紋擴展。所研究的材料是由Lost Foam Casting（消失模鑄造）生產(chǎn)的鑄造鋁合金AlSi7Cu3Mg（接近于A319）。研究了兩種不同的微觀結(jié)構(gòu)：一種含有大的孔隙，另一種孔隙已通過熱等靜壓（HIP）去除。已經(jīng)通過原位表面光學顯微鏡測量了不同加載條件下的疲勞裂紋增長率（FCGR），所有這些都導致了廣義的塑性，并評估毛孔對FCGR的影響。與原位觀察結(jié)果顯示，樣品表面和大塊中的孔隙和大的硬質(zhì)顆粒都與裂紋相互作用。FCGR在10-6米和10-4米/周之間似乎主要對應用的應變幅度敏感。盡管孔隙促進了裂紋萌生和裂紋聚結(jié)，但它們對穩(wěn)態(tài)FCGR的影響似乎有限，對穩(wěn)態(tài)FCGR使用能量密度進行了分析模擬。

這項研究工作的主要結(jié)論如下：

·裂縫路徑由孔隙全局驅(qū)動，局部由多孔材料的硬質(zhì)顆粒驅(qū)動。

在無孔材料中，裂紋路徑僅由裂紋/顆粒相互作用驅(qū)動。

·位于大硬質(zhì)顆粒（大于≈100μm）上的裂紋萌生和裂紋聚結(jié)。

·在大規(guī)模屈服的情況下，測量兩種材料的裂紋增長率的較大值：10-6米/周期和10-4米/周期之間。

·由于裂紋/微觀結(jié)構(gòu)的相互作用，實驗裂紋增長率呈現(xiàn)相對較大的散射。

·“穩(wěn)態(tài)”疲勞裂紋擴展速率似乎對所施加的應變幅度最敏感。

6 針對汽車輕量化的先進鋁合金開發(fā)和現(xiàn)場運行服務(wù)測試[6]

輕量化已經(jīng)使得許多汽車系統(tǒng)中鋁合金的使用增加，包括動力總成，白車身和懸架。這些應用的新合金的適用性服務(wù)認證通常需要開發(fā)新的測試方法，以便在測試長期材料響應的同時，使測試組件的實際溫度和負載條件受到影響。由于車輛的典型使用壽命超過3000小時，新的測試方法必須在更實際的時間范圍內(nèi)，清楚地表明材料適合于應用。使用中子衍射對蠕變行為進行的原位研究，可以很快發(fā)現(xiàn)在運行條件下各個結(jié)晶面對施加載荷的響應，從而產(chǎn)生關(guān)于目標元件預期壽命的關(guān)鍵信息。這些知識有助于確定合金的化學成分和加工條件，從而使制造部件能夠在車輛的預期使用壽命中保持熱機械載荷。兩種基于Al-Si和Al-Cu系統(tǒng)的先進鋁合金是這項研究的重點。

本研究旨在通過應用原位中子衍射分析來研究鑄造鋁合金206的蠕變行為。研究的主要重點在200-250℃的高溫范圍內(nèi)優(yōu)化了合金的性能，并確定了該合金中的蠕變機理。結(jié)果不是只解釋206鑄造合金的蠕變響應，但它們也有助于理解200系列合金的蠕變行為。本研究獲得的蠕變數(shù)據(jù)也與Al-Si合金的蠕變數(shù)據(jù)進行了比較。目前的研究可以成為新型工業(yè)合金和應用中適用性服務(wù)認證的原型，這些合金和應用需要在高溫下提高強度和抗蠕變性。

蠕變試驗樣品由含有4.5wt%Cu，0.3wt%Mn，0.25wt%Mg和0.22wt%Ti的T7熱處理的鋁合金206加工而成，由ECK工業(yè)公司提供。在加載到測試溫度之前，機加工的樣品在200,225和250℃的目標溫度下在空氣中穩(wěn)定至少200小時。樣品的縱軸平行于散射矢量定位，所以應變的測量與所選擇的{111}，{311}，{200}，{220}和{222}晶面的晶體學反射的拉應力平行。

1.206 合金的蠕變行為對施加的應力水平高度敏感。本研究記錄的三個應力指數(shù)（n）水平分別為低，中和高，表明有三種不同的蠕變機制。

2.活化能的結(jié)果表明，206合金的蠕變速率可能受位錯核心擴散控制，在80-110 kJ/mol或橫向滑移310 kJ/mol。

3.（200）平面在所有施加的應力和溫度下顯示晶格應變的最低量，這可能是由于平行于[200]方向的主動位錯運動。

4.在本研究中測試的206合金與含有Zr，Ti和V的彌散相添加的Al-Si合金之間，在250℃觀察到{111}應變水平的顯著差異。熱激活位錯滑動在減少貢獻中起作用-對于Al-Cu合金，在225和250℃下{111}和{220}面的強度降低，而對于Al-Si合金，所有研究的hkl平面幾乎同等地支持施加載荷直至過渡到第三次蠕變。

5.盡管{111}和{200}的貢獻減少，其他（如{311}，{220}和{222}）的承載能力足以證明總體顯著的蠕變在測試條件下的206合金的抗性。

7 釬焊對釬焊力學性能影響的研究一汽車換熱器用鋁合金[7]

汽車熱交換器的質(zhì)量在車輛性能中起著關(guān)鍵作用，因為它們確保了發(fā)動機的完整性，并且在發(fā)生故障時可能導致嚴重的機械難題。從制造的角度來看，換熱器結(jié)構(gòu)在控制熱交換器各種損壞模式方面的一般行為會成為無可置疑的挑戰(zhàn)（工藝裝配、設(shè)計等的影響）。特別是通過采用不同的合金類型材料衍變，釬焊操作參數(shù)和部件設(shè)計勇敢面對和解決這些挑戰(zhàn)。這就要求不斷需要控制使用條件，并了解釬焊合金機制，為制造汽車換熱器提供最佳解決方案。

通過模擬釬焊以及釬焊后合金的機械性能，來進行實驗研究。在本研究中使用具有不同組份和冶金條件的鋁合金，以理解釬焊對機械性能的影響。所進行的實驗和結(jié)果顯示了釬焊后機械性能的降低。但有趣的是，所研究的再釬焊合金的機械性能與第一次釬焊循環(huán)非常相似。

在車輛中，由于燃料的燃燒或部件之間的各種摩擦，發(fā)動機缸體的溫度升高是不可避免的。如果監(jiān)管不力，后者很快就會成為嚴重損害的來源。相反，溫度過低會影響發(fā)動機的性能并導致過早磨損。如此使用也會導致部件壽命的急劇下降。因此需要良好的溫度調(diào)節(jié)，并且需要使用各種熱交換器。

然而，不管考慮哪種類型的交換器，總體結(jié)構(gòu)保持不變。只有構(gòu)件鋁合金的設(shè)計，構(gòu)件幾何形狀和成分根據(jù)期望的熱容量，熱交換的性質(zhì)以及交換器在發(fā)動機部件中的位置而變化。因此，取決于實用性和期望的熱控制，存在不同的類型能力。對于絕大多數(shù)車輛，發(fā)動機中的各種換熱器如下：

·冷卻散熱器

·加熱散熱器

·充入空氣冷卻器

·冷凝器

·蒸發(fā)器

在這項工作中，為了研究釬焊冷卻散熱器所用材料的機械性能，首先必須精確表征。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，可以通過損傷機制分析裂紋萌生和擴展的階段。本章介紹所研究材料的結(jié)構(gòu)，化學性質(zhì)和制造以及測試樣品的制備。在簡要描述了機械測試和表征技術(shù)之后，描述了監(jiān)測損傷機制的方法。

熱交換器的釬焊需要使用鍍覆材料，一方面包括填充金屬，另一方面包括芯合金?？梢蕴砑宇~外的“夾層”層以在腐蝕方面起到犧牲作用。以下部分介紹了本工作中使用的材料的一般特性以及制造和釬焊方法。

簡要介紹了本研究主題的結(jié)構(gòu)。它們?nèi)坑上嗤男竞辖痤愋徒M成，3XXX在釬焊之前的厚度范圍在0.2和0.4mm之間。它們不同于其在空氣側(cè)包層和冷卻劑側(cè)包層上的電鍍。

用于制造散熱器的標準材料是對稱的，由4045個電鍍層組成，每個電鍍層占總量的10%厚度。

另一個由相似的層組成，并且是對稱的。但是，在兩側(cè)總厚度不超過4045的情況下，內(nèi)部包層或冷卻液側(cè)鍍覆的總厚度為7072的10%，而7072包層是為了提高合金的耐腐蝕性而添加的。它增加了鋅，提高了腐蝕性能。

這些多層結(jié)構(gòu)是通過不同軋制的方法獲得的。為了獲得厚度和機械性能，同時考慮材料的完整性，軋制過程可以分為三個不同的階段：

階段1：在第一階段，合金被加熱以使其達到軋制溫度并釋放殘余應力。然后在第二步中，將包層和芯材夾在中間并熱軋至所需的最終厚度。

階段2：不同的鋼錠通過點焊進行組裝，根據(jù)所需的結(jié)構(gòu)，然后熱軋成最終厚度。

階段3：在這個階段，通過冷軋減少厚度以獲得期望的厚度值。然后將材料剪切成所需的寬度并纏繞成線圈。

最后，進行熱處理以恢復材料的機械性能并達到所需的冶金狀態(tài)。這種狀態(tài)允許在冷卻散熱器管的情況下進行理想的成形。該過程適用于研究并經(jīng)過簡單滾動過程的材料。

沒有形成實際的銅焊接頭。所有的樣本都沒有與任何金屬接觸，也沒有形成釬焊接頭，因為它們不屬于本研究的一部分。

釬焊-測試樣品不經(jīng)過任何釬焊條件直接進行測試。

釬焊后-測試樣品通過無釬焊條件。

再釬焊后-測試樣品通過無釬焊條件

形成任何釬焊接頭，在室溫下放置3個小時，再次通過釬焊而不形成任何釬焊接頭的條件。之前已經(jīng)提到釬焊過程具有非常強烈的影響微觀結(jié)構(gòu)以及表面狀況。需要進行類似于Nocolok焊劑釬焊的熱處理，以獲得代表釬焊交換器管材料的微觀結(jié)構(gòu)和機械性能。

本程序適用于測試樣品以研究機械性能，下面將對其進行介紹并進行總結(jié)。

樣品材料從卷紙上切下。材料的取樣是通過大約21英寸的長方形切片中的剪切器完成的。將樣品裝載到樣品測試裝置。該設(shè)備被設(shè)計成一次容納5個這樣的樣本。帶有樣本的測試樣本裝置通過爐子進行模擬。

樣品的熱脫脂是通過在250℃下熱處理實現(xiàn)的。進行釬焊之前的干燥步驟以除去施加流體時的任何痕跡。作為噴灑在兩側(cè)的焊劑的下一步應用，達到5g/m 2。釬焊樣品連接到數(shù)據(jù)記錄器，以驗證每組樣品運行的溫度時間曲線。

拉力測試是在法雷奧冶金實驗室的MTSAlliance RT/50機器上進行的，該機器配備了30kN的力傳感器和激光引伸計。在每次測試之前，精確測量每個樣品的厚度和寬度。這些措施重復三次并取平均值來計算每個標本的初始截面。在夾具上，對試件施加1MPa的預加載荷，并通過伸長率系統(tǒng)控制以0.0025s-1的應變速率進行試驗。

本研究是在施加約束的幅度單軸加載的簡單情況下進行的。結(jié)果表明，釬焊后的塑性變形開始發(fā)生在比釬焊前低的多的應力水平。由于與釬焊材料相比，再釬焊材料的屈服強度相似或沒有顯著變化，顯然對材料的塑性和彈性沒有太大影響。不管在所有情況下材料的組成和試驗材料的厚度是不同的，所研究的性能的趨勢沒有任何顯著的影響。材料樣品的楊氏模量表明，當我們繼續(xù)釬焊并重新釬焊時，楊氏模量下降。為了更好地代表運行中散熱器管子上的應力，特別是在熱沖擊期間，最好在施加的變形中設(shè)置測試。

8 汽車底盤車身應用的新型7xxx鋁合金的可鑄造性和機械性能[8]

新開發(fā)的Mg 7xxx鋁合金，含少量Zn（0.1%）和Ti（0.2%），具有良好的機械性能和良好的鑄造性，適用于汽車結(jié)構(gòu)件的近凈形鑄造。（除非另有說明，所有含量均以重量%表示）元素含量作為潛在候選物進行研究。研究了脆弱溫度區(qū)間和晶粒細化對熱撕裂敏感性（HTS）的影響，以防止熱撕裂。Al-6Zn-（1.3-1.5）Mg-0.1Zr-（0.1-0.2）Ti合金的極限拉伸強度（370-390 MPa）為140-150%，伸長率為150-180%（10-12%），中厚壁流動性為60-80%，與商業(yè)A356合金的各自性能相比，具有相當好的薄壁流動性。中厚壁流動性取決于所研究合金凝固時的放熱量，而薄壁流動性取決于熔融狀態(tài)下合金的表面能。當Ti含量增加時，觀察到中厚壁流動性的凹形變化和薄壁流動性的單調(diào)增加。就熱撕裂而言，添加Ti導致HTS降低，最終達到零。通過添加3%的Si，可以防止熱撕裂；然而，同時，發(fā)現(xiàn)伸長率降低至小于4%。由于結(jié)合添加0.2%的Ti和0.1%的Zr而導致的晶粒尺寸減小和形態(tài)變化導致可鑄性的改善，這是由于晶體相干性的延遲，凝固時間的縮短和時間周期的縮短以及含F(xiàn)e金屬間化合物的抑制和T相結(jié)晶。

對于開發(fā)具有良好機械性能和良好鑄造性能的鋁合金，研究人員已經(jīng)研究了新開發(fā)的不含Cu的中等 Mg 7xxx Al-6Zn-（1.0-2.3）Mg-0.1Zr-（0-0.2）Ti合金。從結(jié)果中得出以下結(jié)論：

1.盡管沒有Cu和低含量的Mg，但Al-6Zn-（1.3-1.5）Mg-0.1Zr-0.1Ti合金顯示出優(yōu)異的極限拉伸強度（370-390MPa或140-150%，與A356相比）與商用A356合金相比，伸長率為12%（A356的伸長率的150-180%）。

2.與商業(yè)A356合金相比，Al-6Zn-1.3Mg-0.1Zr-（0.1-0.2）Ti合金的中厚壁流動性略差（相當于A356的60-80%）和相當?shù)谋”诹鲃有裕?0-是A356的100%）。

3.實驗合金的中厚壁和薄壁流動性的整體水平分別由凝固時釋放的熱量和表面能量確定。

4.隨著Ti含量的增加，由于a-Al晶體相關(guān)性根據(jù)鑄造壁的不同行為而在所開發(fā)的合金中觀察到中厚壁流動性的凹形變化和薄壁流動性的單調(diào)增加厚度。

5.添加3%Si而不是0.3%Mg通過減少脆弱的溫度間隔來防止熱裂紋的形成，但是將延伸率降低到4%以下。

6.當Ti含量增加到0.2%時，HTS降低，甚至當冷凍范圍較寬且Mg組成和Mg：Zn比率低時，最終也不會形成熱裂紋。

7.通過0.2%Ti和0.1%Zr的微合金化，晶粒的尺寸減小和形態(tài)變化延遲了晶體的相干性，縮短了凝固時間和脆弱的時間周期，并且抑制了含金屬間化合物和T相的結(jié)晶，導致防止熱撕裂和改善的流動性。

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