随着近几年ZL20合金(以下简称ZL20合金)在航天航空受力结构中的广泛应用，如何解决因该合金铸造性能差而产生的一系列问题，成为铸造技术人员不得不面对的一大课题。本文通过对该合金的铸造工艺及热处理过程分析，探讨该合金在熔模   铸造中的应用。
1、ZL20合金的成分性能及特点
ZL20合金是北京材料   院在20世纪70年代研制的一种铝铜系铸造铝合金，是目前强度较高的铸造铝合金之一，主要应用于承受高载荷零件，如挂梁、轮毅、框架、导弹舵面及某些气密性零件。此合金的特点是：成分复杂(合金元素达7种之多)，成分范围非常窄，杂质含量控制很低，合金温度间隔宽，流动性差，收缩率大，气密性差，热裂倾向大，因此易产生偏析、疏松、夹渣、针孔等铸造缺陷。
2、大型熔模   铸件生产工艺
2.1铸件特点
某锥形铸件材料为ZL20，外形尺寸为φ200~φ387mm)x520mm，壁厚   厚37.5mm，   薄3.8mm，在外圆方向上均布4根筋条，且4根筋条及两端均为受力部位，因此要求铸件具有和良好的结构对称性，其内部冶金质量要达到HB962-90中II类铸件要求。
2.2工艺方案
采用硅溶胶熔模   铸造，组合工艺，采取底注加侧注的组合方式，4周为4根立柱加缝隙式浇道，组合完毕后整个模组高度750mm。由于采用重力浇注，所以金属液会对直浇道底部产生巨大的冲击，而且流动   不稳定，因此选用了蛇形直浇道。
3生产中存在问题及解决措施
3.1存在问题
(1)偏析：铸件在薄壁处出现偏析现象。
(2)疏松、裂纹：在4根筋的根部为厚薄不均匀地方，大部分铸件因此处疏松、裂纹而报废。(3)夹渣：由于铸件轮廓尺寸较大(   高到750mm)，虽然采用了蛇形浇道，但铸件仍产生了大量的夹渣。
(4)针孔：该铸件在X光透视时发现大面积针孔缺陷，严重影响铸件质量。
(5)力学性能偏低。
3.2解决措施
为了   解决上述缺陷，   先   从原材料严格把关，否则，一旦材料中某成分不合理，对铸件将是致命的影响。其次就是控制好熔炼浇注环节，结合在生产现场长期的摸索和试验，对该合金的熔炼过程总结如下。
3.2.1控制熔炼浇注的工艺措施
(1)炉前准备：新料(精铝锭)，中间合金，回炉料(不超过炉料总量的30%)，合金的纯净度是至关重要的一环，严格控制杂质含量是合金质量的重要因素。
(2)由于ZL20合金杂质Fe含量要求严格，故熔炼使用石墨增锅。
(3)熔炼与浇注过程控制。
①在预热的增锅中加入精铝锭和回炉料，熔化过程中，应炉料顺畅下降，不允许有搭棚现象。②合金熔化后于700~710℃加入A1Cu50A和金属福，搅拌5一10min。
③升温至740℃左右加入A1Ti4BA中间合金并搅拌5一10min，再降温至720~740℃准备精炼。以往工艺的精炼温度多为700~720℃，由于该合金是Al-Cu系合金，粘度大，精炼温度低，渣不易上浮，易产生夹渣，因此精炼温度提高为720~740℃，这样可以提高精炼效果，降低铸件夹渣缺陷。
④用约占炉料总量的0.5%}0.8%的CZC1。精炼，精炼剂需用铝箔纸包成6}8份，用钟罩分批压入铝液中，然后连续均匀搅拌15min。
⑤精炼完毕，静置1520min，降温至720~730℃，浇注镜面断口试样，合格后尽快浇注零件。
⑥合金液静置完的   浇注时间为2h，如超过   时间或镜面试样不合格时，   进行二次精炼。⑦将合金液温度调整至720~730℃进行浇注。以往工艺一般为720℃左右，但对于ZL20合金来说   好的浇注温度720~730℃，其目的也是便于排渣。
3.2.2缺陷的工艺措施
(1)偏析：偏析分为成分偏析和比重偏析两种，防止偏析的根本方法是搅拌.且搅拌方式应该是连续搅拌并且浇注，以合金的均匀性。因此，在CzCI。精炼的基础上增加高纯氢旋转精炼，这样不仅提高了合金的精炼效果，而且在精炼的同时加强了合金液的搅拌。
(2)疏松：此铸件在4根筋的根部为厚薄不均匀的地方，此处   易产生疏松，大部分铸件因此而报废。原工艺方案是在图1A处吹风，有   效果，但不理想。后来采用刷水的方式，效果比较明显，但控制不好易产生气泡和针孔。   后采用在厚薄交界处加一工艺补贴，使其厚薄相对较均匀，疏松问题得以解决。
(3)夹渣：该铸件的夹渣严重，在原工艺基础上增加双层过滤网，然后按前面的熔炼工艺控制，了夹渣缺陷。
(4)针孔：由于ZL20合金粘度大，氢不易上浮，且铸件厚薄差距大，在厚大部位易产生针孔。采用CzCI。精炼，在浇注过程中，在铸件厚大部位采用吹风方式，达到同时凝固的目的，针孔得以[fsal经过上述改进措施，投产41件，经X射线检查后，合格37件，合格率达到90.2%，铸件的冶金质量   大幅提升。
3.2.3提高力学性能的工艺措施
该铸件在试制过程中，力学性能一直在合格线附近徘徊，达不到满意的效果，很难满足客户对产品的需求。对此，经过长期实践摸索，总结出一套提高ZL20合金力学性能的措施。
力学性能检测包括铸件本体的力学性能和单铸试棒的力学性能。提高力学性能的主要途径有提高铸造质量及调整热处理工艺参数两个方面。ZL20合金的铸造缺陷主要是偏析、疏松、夹渣、针孔等，这些缺陷均会造成合金力学性能偏低或不合格，针对这些缺陷的改进措施，前面已作了详细介绍，此处不再赘述。如何从热处理方面提高合金力学性能，   先对热处理工艺进行分析，查找原因。
①固溶温度偏低或保温时间不足，相不能充分进入。
②淬火时冷却速度不够，如零件过高，装炉时叠在一起，或淬火水温过高，影响冷却速度。
③铸件出炉时进入淬火槽中转移时间过长。
④人工时效温度过低或时效保温时间不够。
⑤环境温度过低(<10℃）。