收藏本站
《沈阳工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

压铸镁合金组织与力学性能及复杂铸件成形研究

王峰  
【摘要】: 为了满足汽车轻量化的需要,实现镁合金在汽车结构件上的应用,本文开展了复杂汽车结构件用压铸镁合金材料及压铸成形技术的研究。 针对汽车转向器壳体对材料性能的要求,在AZ91合金的基础上,采用多元微量合金化的方法,通过添加Ca和Y元素,开发出了一种低成本高强韧压铸Mg-Al-Ca-Y合金,200℃时抗拉强度可以达到226.8MPa,比商用AZ91合金具有更好的室温力学性能和高温力学性能,可用于汽车上有特殊力学性能,特别是对高温性能要求的关键零部件的生产。根据细晶强化原则和稀土镁合金热处理强化的特点,采用冷模压铸工艺对不含铝的GWK系镁合金进行了研究,开发出高强度耐热压铸GWK系镁合金材料及压铸工艺,该合金经短时低温热处理后的力学性能能够进一步提高,其中GW123K-T4合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了269.4MPa、251.0MPa和4.2%。通过向GWK系合金中添加元素Ca和Zn,降低了稀土元素Gd的含量,不仅改善了合金的室温力学性能,而且降低了合金成本,这对压铸GWK系合金的应用具有重要的实际意义。 根据汽车转向器壳体冲击试验条件,建立了壳体的有限元分析模型,利用有限元分析软件对镁合金转向器壳体结构进行了分析,并采用强度理论进行校核,为壳体材料替换的可行性提供理论依据。根据转向器壳体的技术要求,分析其结构及工艺性,并提出了铸件浇注系统的设计原则。利用理论计算及计算机数值模拟软件Flow3D对原铸件的浇注系统进行改进,并确定最佳的真空压铸排溢系统形式。利用慢压射理论,建立了压室内冲头慢压射运动的分析模型,利用Flow3D软件研究了压室内液态金属的运动规律,并得出最佳的慢压射工艺参数,即0.5m/s2匀加速运动。考虑到慢压射过程的影响,建立了带有压室填充的流体分析模型,并通过正交模拟试验研究真空压铸条件下镁合金转向器壳体的压铸充型过程,获得镁合金转向器壳体最佳的压铸工艺参数,即浇注温度为680℃,模具温度为200℃,压射速度3.4m/s(充型速度40m/s)。 通过压铸试验验证模拟得到的工艺参数比较合理,在此工艺参数下采用AZ91-1.0Y-1.5Ca合金生产的铸件成形良好,并具良好的生产连续性及切削加工性,其力学性能优于原合金材料,产品合格率达到94%。镁合金转向器壳体的重量比铝合金转向器壳体的重量降低了33.5%,实现了产品的轻量化。 采用真空压铸能够降低铸件中的气体含量,降低气孔尺寸且使其分布更加均匀,从而提高铸件的性能和合格率。通过对真空工艺参数的研究,得出最佳抽真空开启时间为0.8s,型腔真空度为5KPa时铸件质量最优。真空压铸镁合金壳体可以通过热处理来进一步提高其力学性能,经固溶与时效处理后,铸件可以获得更好的综合力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到280MPa、198.8MPa和5 %。与铸态合金性能相比,分别提高了12.5%,12.9%和2.0%。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG249.2

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘静;真空压铸AZ91镁合金耐腐蚀性能研究[D];沈阳工业大学;2012年
2 霍成鹏;压铸镁合金汽车转向管柱支架CAE[D];沈阳工业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王渠东,曾小勤,吕宜振,丁文江;高温铸造镁合金的研究与应用[J];材料导报;2000年03期
2 李冬升;程晓农;;抗蠕变镁合金研究进展[J];材料导报;2006年S1期
3 闵学刚,朱旻,孙扬善,薛烽;Ca对AZ91显微组织及力学性能的影响[J];材料科学与工艺;2002年01期
4 陈礼清 ,赵志江;从镁合金在汽车及通讯电子领域的应用看其发展趋势[J];世界有色金属;2004年07期
5 杜文博;吴玉锋;左铁镛;;镁合金在交通工具中的应用现状[J];世界有色金属;2006年02期
6 程素玲;杨根仓;樊建锋;李佑杰;周尧和;;Ca,Y对AZ91镁合金显微组织和力学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2006年09期
7 张伟;刘伟东;王彦春;张寿庭;;Mg-Al-Ca合金中第二相价电子结构计算与强化机制分析[J];稀有金属材料与工程;2009年01期
8 刘正,王越,王中光,李锋,申志勇;镁基轻质材料的研究与应用[J];材料研究学报;2000年05期
9 彭立明,曾小勤,朱燕萍,丁文江;固溶处理对AM60B+xRE及AZ91D+xRE镁合金性能的影响[J];材料研究学报;2003年01期
10 黄晓锋,王渠东,卢晨,丁文江;Si对AM50力学性能和高温蠕变性能的影响[J];材料研究学报;2004年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 胡文俊;碱土元素锶、钙对AZ91镁合金铸态组织和性能的影响[D];湖南大学;2007年
2 朴正华;大型复杂镁合金压铸件的应力分析数值模拟研究[D];吉林大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘静安;李建湘;;镁及镁合金材料的应用及其加工技术的发展[J];四川有色金属;2007年02期
2 荣军;宋利明;李娟;;高效模块化镁合金碎屑回收感应熔炼炉研发[J];四川有色金属;2010年03期
3 唐习龙;林可勃;贾妮;李忠;;结构计算软件中的模块化设计[J];四川建筑科学研究;2005年06期
4 唐义军;;碳纤维布加固RC梁后的荷载-挠度全曲线的简化计算[J];四川建筑科学研究;2012年03期
5 羊拯民;张文炬;;一种存贮与传递大型刚度(质量)矩阵的新方法[J];安徽工学院学报;1993年01期
6 朱先琦,胡群林;UG环境下端盖的三维建模及压铸模设计[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年02期
7 钱德猛;陈园明;于媛媛;;基于灵敏度理论的某轻客车身的优化设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
8 赵紫玉,高满旭;转炉托圈机械应力的实验研究与有限元分析[J];鞍山钢铁学院学报;1998年06期
9 刘栓江;李建新;刘忠侠;;热处理对A356合金力学性能的影响[J];安阳工学院学报;2008年02期
10 黄正华,张忠明,郭学锋;镁合金阻燃方法与机理[J];兵器材料科学与工程;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙思远;曹韩学;查吉利;干雪梅;;型腔抽真空动力学与真空压铸技术评介[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 陈祖权;薛寒松;邵兴洲;吴发杰;王开;;Zr对Mg-Gd-Y合金组织与力学性能影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
3 卢宏远;卢敏;王禹彭;;汽车结构件的压铸技术[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
4 黄建丽;张才;;镁合金手持工具压铸件热裂纹的研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
5 罗朝峯;;一模多腔真空压铸浇注系统改善对产品的影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
6 周传哲;李宁;黎德育;;镁合金AZ91D压铸件表面电镀研究进展[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
7 张吉阜;赖庆凡;严川伟;王福会;;镁合金表面电沉积锌的技术探索[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
8 国栋;杨中东;樊占国;;表面金属化处理后的镁合金化学镀镍[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
9 夏浩;欧阳贵;;不同氧化时间对镁合金微弧氧化的影响[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
10 陈利;屠晓华;卫中领;沈钰;范松岩;吴建一;;添加剂对AZ31B镁合金阳极氧化膜性能的影响[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敏建;镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘晓兰;镁合金化学转化膜成膜机理及其载波改性的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐开东;镁合金高能表面强化研究[D];华中科技大学;2010年
4 武淑艳;固相再生AZ31B镁合金的组织性能及氧化相表征[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
6 张红霞;AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究[D];太原理工大学;2010年
7 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年
8 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
9 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年
10 陈克豹;AZ与AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳变形行为[D];沈阳工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘娇娇;Mg-Ho基合金的组织与性能研究[D];河南理工大学;2010年
2 贺睿;AZ81基稀土镁合金组织与腐蚀性能的研究[D];河南理工大学;2010年
3 王强;薄壁球铁的组织及力学性能研究[D];河南理工大学;2010年
4 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李娟;钛合金基于m值的高效超塑性成形机制研究[D];南昌航空大学;2010年
6 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 赵火平;原位合成TiB_2/Al-4Cu复合材料组织和性能的研究[D];南昌航空大学;2010年
8 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
9 尤三三;镍对低温高韧性球墨铸铁组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
10 靳君荣;低钛铝合金的偏析及微观组织研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王维青;潘复生;左汝林;;镁合金腐蚀及防护研究新进展[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
2 唐全波;黄少东;伍太宾;;镁合金在武器装备中的应用分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
3 班栾天;;浅谈汽车CAE技术应用问题[J];才智;2011年09期
4 李卫平,朱立群;镁及其合金表面防护性涂层国外研究进展[J];材料保护;2005年02期
5 李肖丰;李全安;陈君;张清;张兴渊;;镁合金的腐蚀特性及耐蚀性研究[J];材料保护;2009年02期
6 张丁非;彭建;丁培道;潘复生;;镁及镁合金的资源、应用及其发展现状[J];材料导报;2004年04期
7 张家锋;张新平;许庆彦;熊守美;柳百成;;不同表面处理工艺压铸镁合金涂层耐蚀性研究[J];材料科学与工艺;2008年04期
8 杨洁;易丹青;邓姝皓;;微量稀土Nd对AZ91微观组织及腐蚀性能的影响[J];材料科学与工程学报;2008年02期
9 陈礼清 ,赵志江;从镁合金在汽车及通讯电子领域的应用看其发展趋势[J];世界有色金属;2004年07期
10 符胜斌;我国镁工业发展现状分析[J];世界有色金属;2004年09期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 贾素秋;镁合金的腐蚀行为与防护[D];吉林大学;2006年
2 杨莉;客车车身结构动力学、声学CAE关键技术研究[D];东南大学;2005年
3 祁超;基于网格的高性能计算平台关键技术及其在CAE中的应用研究[D];西安理工大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宏雁,徐少英;有限元法在客车车身结构模态分析中的应用[J];北京汽车;2002年01期
2 钟俊辉;稀土合金材料的进展[J];材料导报;1995年01期
3 王渠东,曾小勤,吕宜振,丁文江;高温铸造镁合金的研究与应用[J];材料导报;2000年03期
4 吕渠东,吕宜振,曾小勤,丁文江,卢晨;镁合金在电子器材壳体中的应用[J];材料导报;2000年06期
5 李荣华,黄继华,殷声;镁基复合材料研究现状与展望[J];材料导报;2002年08期
6 伍上元,周向阳,李劼,徐日瑶,刘业翔;原镁直接熔炼生产镁合金压铸件的工艺进展[J];材料导报;2003年03期
7 杨明波;潘复生;李忠盛;张静;;Mg-Al系耐热镁合金中的合金元素及其作用[J];材料导报;2005年04期
8 范才河;陈刚;严红革;陈振华;;稀土在镁及镁合金中的作用[J];材料导报;2005年07期
9 吴立鸿;关绍康;王利国;龙思远;;汽车方向盘用材料及成形方法研究进展[J];材料导报;2006年S1期
10 任政;张兴国;房灿峰;郝海;金俊泽;;Mg-Al基镁合金晶粒细化的研究进展[J];材料导报;2008年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李金锋;Y、Ba对AZ91镁合金组织及性能的影响[D];山东大学;2005年
2 陈晶阳;变质处理对AZ70变形镁合金组织及性能影响的研究[D];郑州大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋德平;姚宗湘;;富铈混合稀土对压铸镁合金组织及性能的影响[J];材料研究与应用;2010年01期
2 熊守美;;镁合金压铸成形技术研究进展[J];航空制造技术;2006年02期
3 徐玉磊;张奎;李兴刚;雷健;;混合稀土对压铸AZ91D合金的组织及力学性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2011年09期
4 ;《特种铸造及有色合金》2009年总目次[J];特种铸造及有色合金;2009年12期
5 刘树勋,李培杰,彭程,曾大本;新型压铸镁合金用热作模具钢的组织与性能[J];机械工程材料;2002年09期
6 苏允海;刘政军;;电磁搅拌对压铸镁合金组织性能的影响[J];铸造;2007年12期
7 李香平;卫英慧;侯利锋;杨丽景;许并社;;时效处理对AZ91D压铸镁合金组织及性能的影响[J];机械工程与自动化;2008年03期
8 高作华;;压铸镁合金的技术现状及发展[J];考试周刊;2010年25期
9 黄巍,李荻;低温热处理对AZ91D镁合金压铸件组织和力学性能的影响[J];金属热处理;2005年09期
10 ;《铸造》2007年度正文总目次[J];铸造;2007年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝婷婷;曹韩学;赵东林;;模锻对AZ91压铸镁合金组织和力学性能的影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 王金龙;郑明毅;王晓军;邓坤坤;胡小石;吴昆;;ECAP变形对SiCp/AZ91镁基复合材料组织与性能的影响[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
3 王云祥;邓菡;陈曙光;周一林;;冷轧压下率对连续退火Ti-IF钢力学性能的影响[A];2009年全国冷轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年
4 黎良青;蒋正武;;稻壳灰在混凝土中应用研究进展评述[A];中国混凝土进展2010[C];2010年
5 刘家满;赵敏;董尚利;杨德庄;吴昆;;热循环对挤压态SiC_w/AZ91镁基复合材料力学性能的影响[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
6 郑锡涛;郭稳学;盛国柱;肖娟;李野;;三维编织复合材料力学性能试验研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
7 李锡武;郑子樵;李海;李世晨;钟俐苹;蒋呐;;1420铝锂合金力学性能的各向异性[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
8 承建军;李军军;庄启昕;吴平平;韩哲文;;PBO纤维热处理的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
9 张坤玉;庄宇钢;韩立晶;冉祥海;董丽松;;氯醚橡胶增韧改性聚乳酸力学性能的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
10 宋红梅;胡锦程;季思凯;吴玮巍;江来珠;;宝钢双相不锈钢2205的研制[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 晨;具有均匀尺寸和力学性能的薄宽热轧带钢[N];世界金属导报;2004年
2 刘友存;热轧带钢力学性能在线预测系统简介[N];中国冶金报;2007年
3 记者 徐彦泓;国家建材五金水暖测试中心加强扣件检测[N];中国建材报;2006年
4 张跃进;热轧带钢力学性能预报模型在线应用[N];世界金属导报;2006年
5 田建强王建国;劣质窗一推就开[N];中国质量报;2007年
6 ;跟踪国际潮流 推广使用耐蚀性能更好、力学性能更高双相不锈钢[N];世界金属导报;2006年
7 郑彩云;新型医用钛合金发展前景广阔[N];中国有色金属报;2006年
8 ;热轧带钢力学性能在线监控系统(待续)[N];世界金属导报;2001年
9 唐诗全 郑之旺;攀钢冷轧1号热镀锌线连退机组顺利投产[N];世界金属导报;2007年
10 ;上海市场抽查39种儿童家具两成不合格[N];消费日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王峰;压铸镁合金组织与力学性能及复杂铸件成形研究[D];沈阳工业大学;2010年
2 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年
3 吕书林;半固态铝合金的超声振动制浆及其流变成形技术研究[D];华中科技大学;2012年
4 卫爱丽;稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2010年
5 佟国栋;高性能镁合金的研究及其在汽车工业中的开发应用[D];吉林大学;2011年
6 陈嵩;EB-PVD制备Y_2O_3弥散增强Ni基合金薄板的组织及力学性能[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 张双燕;化学成分对木材细胞壁力学性能影响的研究[D];中国林业科学研究院;2011年
8 于晓东;重型静压推力轴承力学性能及油膜态数值模拟研究[D];东北林业大学;2007年
9 李廷取;Mg-5Li-3Al-2Zn-X(RE,Cu,Sn)镁合金显微组织及力学性能的研究[D];吉林大学;2011年
10 熊国宣;水泥基复合吸波材料[D];南京工业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 祝莹莹;用正电子湮没技术研究TiAl合金中3p-3d电子的相互作用[D];广西大学;2005年
2 牛全峰;自保护药芯焊丝的研究[D];武汉理工大学;2005年
3 郝梦轩;CM的热稳定性、发泡,NR平衡硫化体系以及性能之间关系的研究[D];青岛科技大学;2005年
4 仇在宏;CuZrTi系块体非晶合金的制备及部分性能研究[D];广东工业大学;2005年
5 黄功学;聚丙烯纤维混凝土(砂浆)物理力学性能试验研究[D];郑州大学;2005年
6 冀国俊;纳米TiO_2涂膜玻璃的力学性能研究[D];内蒙古工业大学;2005年
7 朱德智;SiCp/Cu复合材料组织与性能研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
8 高义斌;AZ91镁合金强韧化的研究[D];太原理工大学;2005年
9 陈兴福;K423A承力机匣精铸工艺研究[D];大连理工大学;2006年
10 李轶慧;纤维自密实混凝土配合比设计方法及其力学性能的研究[D];福州大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026