论文部分内容阅读
镁合金因具有密度小、比强度和比刚度高、导热性好等优点,使得它与钢铁、铝合金、塑料等工程材料相比,具有更大的发展潜力。而消失模铸造,由于其成形过程中自然的气体保护、精确成形、清洁生产等优势,较符合镁合金液态精密成形的未来发展方向。但镁合金较低的力学性能成了它在消失模铸造上应用的颈瓶,以占镁合金铸件90%的AZ91为例,其消失模铸件铸态的抗拉强度仅为130~140Mpa、延伸率仅有2%~3%,对工程结构材料来讲属较低的水平,较难满足高性能铸件的要求。因此,研究提高镁合金消失模铸件偏低的力学性能,对促进镁合金在消失模铸造上的应用与发展具有重要意义。本文以广泛应用的AZ91D镁合金为基础,试验研究了机械振动、Ce-Sb合金化、半固态热处理等方法对AZ91D消失模铸件力学性能的影响,以寻求提高镁合金消失模铸造零件力学性能的方法。试验研究了机械振动下凝固对AZ91D消失模铸造试件的组织和力学性能的影响。结果表明:机械振动能明显细化不同浇注温度下AZ91D消失模铸造试件的组织,且在同一浇注温度下,试件的组织随激振力的增大而逐渐细化;而抗拉强度和延伸率的变化规律则是先增大后减小,过大的激振力会使其抗拉强度和延伸率明显降低。不同厚度的试件的振动凝固实验结果表明,试件越厚、振动效果越明显、其组织变得越细、抗拉强度和延伸率提高越大。试验研究了Ce-Sb复合加入AZ91D中,对其消失模铸造试件的组织和力学性能的影响。结果表明:Ce-Sb复合加入,能明显细化AZ91D消失模铸造试件的组织,且随着Ce、Sb加入量的逐步增大,晶粒组织逐渐变得细小,而抗拉强度和延伸率却以0.4%Sb-1.0%Ce的加入量时最好,其铸态性能达182.23MPa和2.53 %。研究测试了Ce-Sb加入与机械振动凝固复合处理,对AZ91D消失模铸造试件的组织和力学性能的影响。结果表明:这种复合的方法对细化AZ91D消失模铸造试件的组织和提高其室温力学性能更加有效。用这种方法得到的组织要比单纯用机械振动凝固或Ce-Sb合金化方法得到的组织更细,其抗拉强度和延伸率更高,分别为202.58Mpa和2.81%。探索了半固态等温热处理工艺对AZ91D消失模铸件应用的可行性,对比测试了T4、T6热处理工艺对AZ91D消失模铸造试件的组织和力学性能的影响。结果表明:经T4、T6和半固态等温热处理的AZ91D镁合金消失模铸造试件,其组织都发生了明显的变化,性能也有较大提高。T4处理后的组织基本是过饱和的α-Mg固溶体;T6处理后,除过饱和的α-Mg固溶体外,在晶界处还析出了近似糖浆状的黑色β-Mg17Al12沉淀相;经半固态等温热处理后的试样能得到晶粒形状相当圆整的球状晶组织。消失模铸造AZ91D半固态等温热处理最佳的工艺方案为:530℃保温60min。三种热处理后的试样室温抗拉强度和延伸率分别为:T4处理,181.25MPa和4.35%;T6处理,175.36MPa和2.07%;半固态等温热处理,213.17MPa和4.11%。所以半固态等温热处理的效果最好。