论文部分内容阅读
本课题以应用前景较好的AZ91D镁合金为研究对象，系统研究了该合金的半固态浆料制备及流变压铸工艺。通过控制金属液冷却凝固过程中的热焓平衡，对工艺参数进行优化，获取组织性质良好的半固态浆料；采用制得的半固态浆料，进行流变压铸成形，优化压铸参数获得组织与性能良好的AZ91D镁合金零件。对浆料进行浇铸及压铸成形，对铸件的力学性能进行分析表征，得出如下结果：设计并组装的两套半固态浆料制备装置，均能生产出非枝晶触变组织特性的半固态浆料；在旋转电磁场下，相对于制浆工艺一中直接采用坩埚换热，采用通有循环冷却水的铜管，与金属液进行热交换的工艺二制备的浆料性能更优。采用制浆工艺二制备半固态浆料，进行金属型浇铸，最佳制浆工艺参数为：电磁搅拌电流30A、频率30Hz；浇铸温度为580℃。在此工艺条件下，制备的半固态浆料组织及流动性均较好，浇铸件硬度值HBW可达到68.08。对浇铸的半固态坯料进行等温热处理，实验证明，在等温热处理过程中，坯料组织及形貌保持较好的非枝晶触变特征，满足进行触变成形的条件。SEM、EDS及XRD分析结果表明：本实验制浆工艺并非改变合金的相组成，而是改变浆料的初生相形貌，从而达到改善材料性能的目的。采用卧式冷室压铸机压铸浆料，对半固态浆料的压铸参数进行了系统研究后发现：当压铸机手轮开合度为1080°、浇注温度为585℃、填充时间为3s时，压铸件的表面质量与力学性能均最优。此时布氏硬度达到HBW83.02、抗拉强度为283.02Mpa、屈服强度达到172.09Mpa、延伸率为4.8%。对压铸试样进行T4热处理，实验表明：半固态流变压铸成形的试棒热处理后抗拉强度、屈服强度、延伸率均得到一定的提升，但硬度值有所下降。对拉伸后的试样断口进行SEM分析发现：不同状态下AZ91D镁合金的断裂机理几乎相同，均主要为沿晶脆性断裂，韧断的特征并不明显。压铸件中主要的裂纹源是气孔及夹杂。对压铸中出现的缺陷进行了分析，缺陷主要为气孔与疏松、飞边、夹杂等。针对缺陷提出了改进措施。