近年来,镁合金因其具有比重小、比强度和比刚度高、阻尼性能好、易切削加工,并且废旧镁合金可以通过回收进行二次加工利用等优点,在国防军事、航空航天、3C工业以及交通领域应用十分广泛。但镁合金也因其高温条件下具有很高的化学活性,极易被氧化、在型腔内燃烧,甚至引起爆炸等问题而限制了更为广泛的应用。尤其在树脂砂反重力铸造过程中,面对树脂砂受热分解放出的复杂气体氛围,更易发生氧化燃烧等问题,故铸造过程阻燃已成为制约高性能镁合金铸件生产的关键技术瓶颈及安全隐患。本文以铸造用树脂砂为研究对象,通过自主设计研制的树脂砂热解规律及透气性测试设备,研究了树脂砂热解行为的影响因素与其透气性能影响因素,建立了镁合金氧化膜破裂状态的临界模型,得出以下结论:通过对铸造用树脂砂不同粒度、不同粘结剂添加量及不同初始压力条件的热解发气行为压力变化研究。发现树脂砂实际热解发气行为主要由砂型中混入的粘结剂所引起。粒度变化对树脂砂热解过程影响较小;随着粘结剂添加量的增加,树脂砂热解发气总量产生压力随之增大,当粘结剂添加质量为原砂质量0.5%时,热解释放气体在型腔内可产生压力为138.62KPa;当粘结剂添加质量为原砂质量1.0%、1.5%、2.0%时,对应释放气体产生压力为155.83KPa、175.08KPa、184.8KPa。树脂砂热解释放气体总量将随型腔内初始加压值增大而得到增大。当型腔内初始加压0KPa时,热解释放气体产生压力为141.83KPa;当型腔内加压25KPa、50KPa、75KPa时,对应树脂砂热解放出气体产生压力为156.4KPa、189.36KPa、214.09KPa。初始压力增大对树脂砂热解行为压力变化曲线峰值产生一定滞后性,每加压25KPa,峰值将滞后10min。研究不同粒度、不同粘结剂添加量及不同厚度的树脂砂的透气性发现,粒度、粘结剂含量及厚度均会影响树脂砂透气性能。型腔内树脂砂的透气曲线符合二次根号型函数。随粒度增大,树脂砂更加疏松,从而透气性能提高;随粘结剂添加质量增大,透气性能降低;树脂砂厚度越大,透气性能越差。对镁合金氧化过程进行研究发现,其表面氧化膜开始具有一定保护性,随一段时间孕育,氧化膜厚度增加,逐渐失去保护性,因其疏松多孔结构,内部金属将发生剧烈氧化过程,宏观上将在金属表面形成氧化物瘤。在4KPa通气压力下,纯镁表面氧化膜可达5μm。向镁熔体中通气氧化试验发现,氧化膜破裂与镁熔体表面张力与所受对应点压强相关。热解发气过程释放气体在型腔内累积产生内压,同时伴随树脂砂透气过程,二者差值将在某一时刻达到镁合金氧化膜破裂临界压力。其净压力积累过程受有效面积比及砂型厚度影响。有效面积比为1,即当树脂砂发气面积与透气面积相等时,镁合金将不会有氧化起燃危险;有效面积比为1.85时,树脂砂临界壁厚为2cm,此为极限值,即当发气面积比透气面积大于1.85时,已不能通过减小砂型壁厚达到提高其透气性的目的。此时,可通过优化砂型结构,增设排气孔等方式实现主动排气,从而达到控制型腔内气氛条件,达到阻燃目的。