铸造铝硅合金由于其良好的铸造性能成为铝合金中使用较多、应用范围较广的一种合金系,其中ZL107合金除了具有良好的铸造性能之外,还具有较好的气密性等综合性能,因而成为工业应用较广的合金之一。由于普通ZL107合金的力学性能较差,尤其是韧性较差,无法满足某些性能要求较高的零部件的需求,因而限制了该合金在铸件上的应用范围。如何保持ZL107合金优良铸造性能的同时,不断提高其综合力学性能,扩大其使用范围,始终是材料工作者面临的课题。 本课题从铝合金强韧化理论出发,通过添加合金元素进行成分优化设计,采用正交试验法对ZL107合金中Ti、Cd、Zn含量及Sb变质进行优化实验研究。试验中采取不同的热处理工艺,并根据力学性能测试和正交试验结果,考察合金元素加入量、变质剂加入量和热处理工艺对ZL107合金性能的影响并得出最优化的实验结果。同时,本文还考察了Na变质与Sb变质的区别及合金元素Ag的加入对合金性能的影响。 实验结果表明,经过优化设计后的合金成分(wt%)为:在ZL107的基础上添加0.116%Ti,0.116%Cd,0.043%Mg,0.916%Zn;优化变质剂为:采用占炉料质量2.5%的三元Na盐(25%NaF+62%NaCl+13%KCl)变质剂;合适的热处理工艺为:固溶处理为515℃保温5小时后70℃水淬,时效处理为150℃保温11小时后空冷。 经上述优化设计和合适工艺处理后的合金,其力学性能得到大幅度提高,即抗拉强度σ_b=360.6MPa,延伸率δ=3.65%,硬度HB=117。因此该铸造铝合金具有比普通ZL107更优越的力学性能,可以更大程度地满足现代工业生产应用的要求,具有广阔的应用前景。