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消失模铸造镁合金组织及性能研究

田学锋  
【摘要】:消失模铸造技术非常适合镁合金成形特点,除具有精确成形、清洁生产等优点外,还具有以下特点:(1)在镁合金的浇注温度下,泡沫模样的分解产物主要是烃类、苯类和苯乙烯等气雾物质,他们对充型过程中极易氧化的镁合金具有自然保护作用; (2)采用干砂负压造型,避免了镁合金液与型砂中水分接触而引起的铸造缺陷; (3)干砂良好的退让性,大大减轻了镁合金铸件凝固收缩时的热裂倾向; (4)金属液较慢和平稳的充型速度避免了气体的卷入,使铸件可经热处理进一步提高机械性能; (5)与压铸相比,其投资成本显著降低。因此,镁合金消失模铸造具有广阔的应用前景。现有的镁合金牌号都是根据压力铸造和砂型铸造的工艺特点设计的,不一定能适用于消失模铸造。我们的研究将从目前应用最普遍的AZ91 镁合金入手,探讨它在消失模铸造条件下的组织及性能,发现其存在的问题,然后“对症下药”,通过物理变质、成分改性和热处理工艺等多种措施,旨在获得一种新的适用于消失模铸造工艺特点的镁合金,这将是一件具有重大实际应用价值和学术价值的事。 首先,利用电触点法对AZ91 合金在消失模铸造下的流动特性及传热特性作了研究。结果表明,AZ91 合金熔液以放射状平稳地向前逐层置换泡沫,充型速度呈现快慢交替变化。在各工艺因素中,浇注温度及真空度对充型速度的影响最大。充型时合金液前缘冷却很快,导致温度下降很大,合金以液固混合状态充填模型,再加之AZ91 合金凝固区间较大(128℃),这样就易于产生铸造缺陷,因而很有必要改变合金的凝固特性。 其次,对消失模铸造下AZ91 合金的组织及性能作了详尽探究。结果表明,消失模铸态AZ91 合金由初生相α-Mg、沉淀相Mg17Al12及新相Al32Mn25组成,共晶组织呈离异形式,基体与共晶沉淀相之间溶质元素(锌及铝)较小的分配系数是产生离异共晶的最主要原因。由于泡沫模样的激冷作用及缓冲作用,消失模铸态合金的力学性能优于砂型铸态合金,但与压铸及金属型铸件相比仍显不高,有必要引进改性,以提高其力学性能。


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