鎂合金消失模鑄造振動凝固及處理技術研究.pdf

1、鎂合金因具有密度小、比強度和比剛度高、導熱性好等優(yōu)點，使得它與鋼鐵、鋁合金、塑料等工程材料相比，具有更大的發(fā)展?jié)摿?。而消失模鑄造，由于其成形過程中自然的氣體保護、精確成形、清潔生產(chǎn)等優(yōu)勢，較符合鎂合金液態(tài)精密成形的未來發(fā)展方向。但鎂合金較低的力學性能成了它在消失模鑄造上應用的頸瓶，以占鎂合金鑄件90%的AZ91 為例，其消失模鑄件鑄態(tài)的抗拉強度僅為130～140Mpa、延伸率僅有2%～3%，對工程結構材料來講屬較低的水平，較難滿足高性能

2、鑄件的要求。因此，研究提高鎂合金消失模鑄件偏低的力學性能，對促進鎂合金在消失模鑄造上的應用與發(fā)展具有重要意義。本文以廣泛應用的AZ91D 鎂合金為基礎，試驗研究了機械振動、Ce-Sb 合金化、半固態(tài)熱處理等方法對AZ91D 消失模鑄件力學性能的影響，以尋求提高鎂合金消失模鑄造零件力學性能的方法。
　　 試驗研究了機械振動下凝固對AZ91D 消失模鑄造試件的組織和力學性能的影響。結果表明：機械振動能明顯細化不同澆注溫度下AZ91D

3、 消失模鑄造試件的組織，且在同一澆注溫度下，試件的組織隨激振力的增大而逐漸細化；而抗拉強度和延伸率的變化規(guī)律則是先增大后減小，過大的激振力會使其抗拉強度和延伸率明顯降低。
　　 不同厚度的試件的振動凝固實驗結果表明，試件越厚、振動效果越明顯、其組織變得越細、抗拉強度和延伸率提高越大。
　　 試驗研究了Ce-Sb 復合加入AZ91D中，對其消失模鑄造試件的組織和力學性能的影響。結果表明：Ce-Sb 復合加入，能明顯細化AZ

4、91D 消失模鑄造試件的組織，且隨著Ce、Sb 加入量的逐步增大，晶粒組織逐漸變得細小，而抗拉強度和延伸率卻以0.4%Sb-1.0%Ce的加入量時最好，其鑄態(tài)性能達182.23MPa和2.53%。
　　 研究測試了Ce-Sb 加入與機械振動凝固復合處理，對AZ91D 消失模鑄造試件的組織和力學性能的影響。結果表明：這種復合的方法對細化AZ91D 消失模鑄造試件的組織和提高其室溫力學性能更加有效。用這種方法得到的組織要比單純用機械

5、振動凝固或Ce-Sb 合金化方法得到的組織更細，其抗拉強度和延伸率更高，分別為202.58Mpa和2.81%。探索了半固態(tài)等溫熱處理工藝對AZ91D 消失模鑄件應用的可行性，對比測試了T4、T6 熱處理工藝對AZ91D 消失模鑄造試件的組織和力學性能的影響。結果表明：
　　 經(jīng)T4、T6和半固態(tài)等溫熱處理的AZ91D 鎂合金消失模鑄造試件，其組織都發(fā)生了明顯的變化，性能也有較大提高。T4 處理后的組織基本是過飽和的α-Mg 固溶

6、體；
　　 T6 處理后，除過飽和的α-Mg 固溶體外，在晶界處還析出了近似糖漿狀的黑色β-Mg17Al12 沉淀相；經(jīng)半固態(tài)等溫熱處理后的試樣能得到晶粒形狀相當圓整的球狀晶組織。消失模鑄造AZ91D 半固態(tài)等溫熱處理最佳的工藝方案為：530℃保溫60min。
　　 三種熱處理后的試樣室溫抗拉強度和延伸率分別為：T4 處理，181.25MPa和4.35%；
　　 T6 處理，175.36MPa和2.07%；半固態(tài)