ZL101A 铝合金的综合性能和熔铸工艺性能都较为良 好，常用 于 制 造 航 空 机 载 设 备 的 复 杂 结 构 件 、 薄 壁 等 。 ZL101A 铝合金属于典型的热处理型合金，其力学性能可以 利用淬火时效来予以有效调整，但是若铝合金铸件的冶金品 质或者凝固组织没有达到规定的要求，那么依然也很难充分 体现出热处理效能 。 调压铸造技术能够提高铸件致密性和 凝固速度，能够降低氧化夹杂率，实现充型平稳的作用; 还可 以对铝合金液进行真空除气，进而防止出现针孔缺陷 。 若能 够规范结合起热处理技术及调压铸造技术，那么必将能够明 显改善铝合金铸件性能 。 本文就调压铸造技术对铝合金铸 件性能的改善进行探讨 。
一 、 调压铸造技术对铝合金铸件性能的改善
选用 ZL101A 铝合金作为实验用材料，用 Te、Sb 联合变 质合金熔化，并且放置在温度为 730℃ 的环境下精炼( 精炼过 程中加入含量为 1% 的六氯乙烷) ，静置 15min 之后扒渣 。 而 后再真空精炼 10min ( 压力设置为 1． 30k Pa ) ，分别制备调压 浇注试样和重力浇注试样 。 用 S － 570 扫描电镜( 日产日立 公司) 分析显微组织，用 INSTＲON8801 型材料试验系统( 英 国 INSTＲON 公司生产) 分析力学性能 。
热处理规范: 每组捆绑 12 根试样之后放置于热处理炉 中，开始计时时间定在温度接近固溶温度时，最适宜的固溶 处理时间设定为 9h ，最适宜的合金固溶温度设定在( 540 ± 5 ) ℃ ，，然后再进行淬火，淬火温度为 60 ～ 100℃ ，时效温度 定为 4 组，分别是( 200 ± 5 ) ℃ 、 ( 140 ± 5 ) ℃ 、 ( 180 ± 5 ) ℃ 、 ( 160 ± 5 ) ℃ ; 保温时间都选为相同值，均为 4h。 力学性能分 析结果表明: 合金强度受到时效温度的影响较大，尤其试样 的延伸率和抗拉强度在时效温度为 160℃ 和 180℃ 会变得很 大 。 实验表明: 延伸率在给定实验条件下会随着强度的提高 而提高 。 基于现行航空标准来看，若采取金属型浇注工艺， 那么 ZL101A － T6 合金的延伸率需要高于 3% ，抗拉强度需 要高于 290MPa。 而热处理之后，调压浇注试样性能明显要 高于航空标准，并且其延伸率和强度都得到较为明显的提 升，延伸率明显提高了 100% ～ 150% ，抗拉强度明显提高 8% ～ 10% 。
由于最小阻力路线通常都是金属材料的裂纹扩展方向，所 以零件中应力最大部位及材料性能最薄弱部位为断口，为了能够对试样微观组织的典型特征予以更好地了解掌握，可深入观 察断口形貌 。 本实验用电子显微镜图像对调压浇注试样断口和 重力浇注试样断口进行扫描，可以明显看出: 用调压浇注和重力 浇注获得的铸件断口形貌具有较为明显的差异 。 用调压浇注获 得的铸件断口形貌呈现出较为明显的网状致密结构; 而用重力 浇注获得的铸件断口形貌呈现出疏松缺陷 。
实验发现: 在热处理重力浇注试样之后，通常都会有黄 褐色的斑点出现在断口处，主要原因在于淬火时高温氧化灼 伤了疏松部位 。 而絮状氧化物通常都会附在枝晶上，这样一 来，就会使得其试样性能较低，延长率不超过 1% ～ 2% ，这充 分说明重力浇注实验较易出现疏松缺陷，而这种疏松缺陷又 较易降低其工作性能 。 与之形成鲜明对比的是，调压浇注的 延长率会得到较大程度的提高，主要原因在于调压铸造枝晶 间组织致密，具有较为显著的补缩效果 。
实验表明: 试样若采用重力浇注，那么很容易会有流股 对接出现在其中上部 。 若浇注温度稍低，还有可能会有冷隔 出现在对接处; 而若浇注温度较高，那么又有可能会造成试 样的中下部位出现较差的补缩条件，进而出现疏松 。 与之形 成鲜明对比的是，试样若采用调压浇注，那么不会有流股对 接出现在试样上，能够实现平稳充型 。 此外，调压浇注的形 成方向会与升液管的温度梯度方向一致，这样一来，就会形 成较佳的补缩条件 。
二 、 调压铸造工程化生产装备与应用效果
在出现调压成型精密铸造技术之前，全球生产大型复杂 薄壁精密铸件的最先进技术为差压铸造技术，已经形成了较 为成熟的铸造工艺，其中以美国 、 德国 、 保加利亚的应用技术 水平较高; 而国内相关部门也深入研究了差压铸造工艺和低 压铸造工艺，但是在浇铸大型复杂薄壁精密铸件时仍然存在 着一些问题，无论是顺序凝固特性，还是充型能力都不能达 到高性能铸件的需求，因此，首选方案则为调压铸造方法 。 某厂建立了一套由调压铸造控制子系统和调压铸造主机子 系统构成的 TY － 1 型调压铸造工程化生产装备，由于调压铸 造的过程中会出现较为明显的滞后效应，也会有较大幅度的 压力变化和容量变化，很难控制响应时间，为了能够实现整 个系统的可靠 、 平稳运行，可采用分布式计算机控制系统来 作为压力调控子系统，以便能够精确控制密封室内的气体压力，控制方式可采用双路双闭环方式 。TY － 1 型调压铸造工 程化生产装备所铸造出来的铸件具有较高的壁厚跃变，冶金 品质较佳，全部符合 HB963 － 90 之 I 类铸件的验收标准，并 且铸件的尺寸精度高 、 加工工序少 。
三 、 调压铸造技术的发展展望
从目前来看，航空类铝合金铸件还是调压铸造技术的主 要工程化应用对象，但是其具有通用的技术原理 。 随着调压 铸造技术的逐步深入发展，其将会突破铝合金铸件的应用， 而发展到更为广泛的轻质合金铸件应用中 。 而下一个发展 对象很有可能为镁合金铸件，主要原因在于: 镁合金中镁元 素的比重较低，会有较宽的结晶温度，若采用传统的差压铸 造方法或者重力铸造方法，都不能得到较佳的冶金品质; 而 调压铸造技术则能够较好地改善这种状况，并且还能够有效 解决气体保护问题 。 西北工业大学凝固技术国家重点实验 室已经成立了专家组来深入研究镁合金调压铸造技术，并且 取得了大量的研究成果，这些都为调压铸造技术在镁合金上 的工程化应用打下坚实的技术基础和理论基础 。
与此同时，高温合金精密铸造中也有可能会应用调压铸 造技术 。 众所周知，高温合金复杂薄壁整体铸件的种类繁 多，包括涡轮壳体 、 导向器叶轮 、 涡轮转子等，传统铸造都采 用机加工组合件和锻铸组合件的方式来予以铸造，若能够利用调压铸造技术来开展整体铸件铸造，必将会产生较佳的经 济效益 。
此外，电子产业 、 汽车产业都迫切需求薄壁铸件，若采用 调压铸造技术，不仅可以有效减少后续加工环节，能够提高 铸造产品的实得率和合格率，而且还能够使其铸件具有更高 的性能，便于采取更为轻薄的设计方式，降低原料的消耗量， 取得极为客观的经济收益 。 可以预见的是，随着调压铸造系 统的日趋成熟和发展，调压铸造技术在未来会得到更快 、 更 好的发展 。