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镁合金半固态流变压铸成形技术的研究

肖泽辉  
【摘要】:镁合金具有小的密度、高的比强度、比刚度,好的导热性,良好的阻尼减震能力等优良性能,符合对材料的轻量化和绿色化的要求,其表现出强劲的发展势头。半固态技术综合了液态铸造成形、固态压力加工的优点,被认为是二十一世纪最具有发展前途的近净成形方法之一,得到了越来越广泛的关注。目前国内外针对镁合金半固态流变成形方面的研究相对较少,本文采用自我开发的双螺杆机械搅拌制浆机制浆,与冷室压铸机配合,进行镁合金半固态流变压铸成形研究。该技术为镁合金产品的开发和半固态技术的发展提供了新的有效途径,具有重要的学术意义和较大的实际应用价值。 针对镁合金高温熔体易氧化、燃烧的特点,研究开发了容积定量、气压输送的镁合金高温熔体输送装置,填补了国内空白。该装置能有效防止输送过程中镁液产生氧化、夹杂等现象,输送量误差能控制在±5%范围内。分析了镁合金半固态浆料的特点,设计了组合式、多壁厚型腔的压铸成形模具。设计了一套简易、可行的压铸压射速度测量装置,该测量装置能测量的最短距离为3cm,时间精度为1ms。 通过压射压力曲线分析及理论计算,确立了镁合金半固态浆料在压射室内存在理想流变形态时的流变压铸工艺参数:压铸模温度、压射室温度、慢压射速度和一快压射速度的影响; 并通过传热学分析,建立了浆料在压射室内停留,其温度的降低与压射室温度、固相率、压射室涂料及停留时间的本构关系方程。 试验研究了镁合金液态和半固态浆料在不同内浇口尺寸和不同内浇口速度条件下的流变压铸充填过程。在试验条件下,液相表现为强烈的紊流充型,而固相率为15 %半固态镁合金则表现为弱的紊流充型; 固相率为40 %、50 %呈现明显的层流充填,并同时表现出一定的胀流型特征。 研究了镁合金半固态流变压铸成形宏观组织与流变流程的关系。结果表明,流变流程对组织的影响与固相率密切相关,其横断面组织呈现不均匀性,表面存在固


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