【摘要】： 鎂合金具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高和比剛度高,同時又具有導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽性好、減震性能好和可以回收利用等特點(diǎn),滿足了汽車工業(yè)減重、節(jié)能、環(huán)保以及通訊電子器件高度集成化和輕薄小型化的要求。作為工程結(jié)構(gòu)材料,鎂合金必將受到越來越廣泛應(yīng)用。所以,關(guān)于鎂合金開發(fā)及其成型工藝的研究將對實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生一定的指導(dǎo)意義。 本文選擇了亞共晶范圍內(nèi)的鎂鋁合金,選定其含鋁量分別為15%和20%,該成分合金滿足半固態(tài)加工所需合金的基本特點(diǎn)。對該合金的制備、細(xì)化、觸變成型所需半固態(tài)漿料(坯料)的制備以及觸變成型工藝和觸變壓鑄件熱處理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,研究結(jié)果對鎂合金的進(jìn)一步應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 實(shí)驗(yàn)利用異質(zhì)形核原理對鑄態(tài)鎂合金進(jìn)行了細(xì)化研究,結(jié)果證明:所用中間合金Al-Ti-B能在該合金中形成高溫TiB_2和AlB_2相,這些顆粒都是密排六方結(jié)構(gòu),它們的晶格結(jié)構(gòu)與α-Mg相同,點(diǎn)陣錯配度小,界面具有共格關(guān)系,可作為合金在凝固過程中的非均質(zhì)形核核心,起到異質(zhì)形核細(xì)化晶粒的作用。 對細(xì)化后的鎂合金半固態(tài)等溫處理工藝及等溫處理過程中的組織演變進(jìn)行了研究,對該合金不同直徑坯料的在等溫處理過程中的升溫曲線及保溫時間與組織的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:經(jīng)中間合金Al-Ti-B合金化后,等溫處理組織中固相球化速率加快,而長大速率相對于合金化之前明顯減慢;不同直徑坯料等溫處理時,中心溫度達(dá)到設(shè)定溫度后保溫20min時,球化效果最佳;等溫處理過程處于固液平衡狀態(tài),低熔點(diǎn)共晶組織(α+Mg_(17)Al_(12))先形成熔化的誘導(dǎo)液相,并促使固相向球狀轉(zhuǎn)變。 通過等溫處理得到了適合半固態(tài)觸變成型所需的坯料,選擇了三組效果較好的等溫處理工藝,進(jìn)而研究了等溫處理工藝及壓鑄工藝參數(shù)對觸變壓鑄件機(jī)械性能的影響。采用正交實(shí)驗(yàn)方案,先固定壓鑄速度為3m/s,考察了等溫處理工藝對合金機(jī)械性能的影響,得出最佳工藝,進(jìn)而研究了壓鑄速度對合金機(jī)械性能的影響。最終結(jié)果為:當(dāng)?shù)葴靥幚砉に嚍?60℃,160min,壓鑄速度為2m/s時,壓鑄件綜合機(jī)械性能較高,為:抗拉強(qiáng)度190Mpa和延伸率3.5%。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)半固態(tài)漿料固相較高時,粘度增加,流動性就降低,不利于補(bǔ)縮,這可能導(dǎo)致澆不足、冷隔、熱裂等缺陷;同時,由于粘度值大,金屬液中的氣體排出速度降低,這將增加縮孔或縮松數(shù)量,所以,合金的機(jī)械性能較差。當(dāng)半固態(tài)漿料液相較高時,雖然合金的流動性有所提高,但是由于較高的液相率,使得合金在凝固過程中的收縮更為明顯,這可能導(dǎo)致產(chǎn)生更多縮松,對合金的性能也是不利的。 該合金中鋁的溶解度隨溫度變化較為明顯,為此,對力學(xué)性能較好的試樣進(jìn)行了熱處理,經(jīng)熱熱處理后,合金的抗拉強(qiáng)度從190Mpa提高到205Mpa,延伸率從3.5%提高到5.5%。在410℃固溶后進(jìn)行淬火,淬火獲得的過飽和固溶體處于不平衡狀態(tài),因而有發(fā)生分解和析出過剩溶質(zhì)(呈第二相形式析出)的自發(fā)趨勢,但由于室溫溫度較低,一般只能完成析出的初級階段;在180℃,時效8小時產(chǎn)生不連續(xù)析出與連續(xù)析出,析出相彌散分布,能起到強(qiáng)化作用。
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖【”]

斜槽壁上脫落并翻轉(zhuǎn)，以達(dá)到攪拌效果。通過冷卻斜槽的金屬漿料落入容器，控制容器溫度，即緩慢冷卻，冷卻到一定的半固態(tài)溫度后保溫，，達(dá)到要求的固相體積分?jǐn)?shù)，隨后可進(jìn)行流變成形和觸變成形，工藝過程如圖1.4。為防止鎂合金的氧化，該法中的冷卻斜槽可以用斜管替換。冷卻斜僧半固態(tài)金屬半固態(tài)漿料冷卻斜僧(a)(b)_熔一丫一一”“丫一l軍JI沂靂t二二J杖憐!1半固態(tài)鑄造卜‘、止.一‘J日二J‘百吧~礴造玫料加熱(e)圖1.4冷卻斜槽法的幾種工藝過程[37]影響斜槽法流變制漿工藝的主要因素有澆鑄溫度、斜槽的冷卻速度和冷去能力、斜槽的材料、長度和傾角等。該方法設(shè)備簡單，操作容易，但合金直接與空氣接觸，氧化嚴(yán)重。(7)其它半固態(tài)漿料的制備方法(復(fù)合法)以上是常見鎂合金半固態(tài)漿料制備方法。國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者將上述方法進(jìn)行改進(jìn)或綜合應(yīng)用，發(fā)明了許多新型半固態(tài)漿料制備方法。如2001年美國麻省理工學(xué)院(MIT)的孔 rkoJA等提出的55盯M法(semi一50一 idRheoeasting)[‘8]就是將低過熱度澆注和短時弱機(jī)械攪拌方法相結(jié)合，制備出半固態(tài)合金漿料;日本宇部株式會社將冷卻斜槽(管)法和低過熱度澆注法相結(jié)合，開發(fā)了NRC法 (NewRheocastingProcess)，并已成功獲得工業(yè)應(yīng)用138】;也有人將晶粒細(xì)化與近液相線澆注法相結(jié)合來制備半固態(tài)坯料。綜上所述
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG146.22;TG29

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658556