汽車輕量化是汽車工業(yè)領(lǐng)域的重要發(fā)展路徑之一。稀土鎂合金憑借其優(yōu)越的性能,已經(jīng)成為汽車輕量化發(fā)展過程中重點(diǎn)研究對(duì)象并逐步開始應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。轉(zhuǎn)向節(jié)是最為關(guān)鍵的汽車結(jié)構(gòu)部件之一,目前還沒有相關(guān)研究使用鎂合金作為轉(zhuǎn)向節(jié)材料,因此有必要對(duì)其展開研究。本文以鎂合金汽車轉(zhuǎn)向節(jié)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究了材料篩選、低壓鑄造工藝優(yōu)化、熱處理工藝優(yōu)化和轉(zhuǎn)向節(jié)的性能。目的是實(shí)現(xiàn)MgGd-Y-Zr合金在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)上的應(yīng)用。同時(shí)希望能夠以此次全面系統(tǒng)的研究過程為后續(xù)的鎂合金應(yīng)用提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。首先梳理當(dāng)前應(yīng)用于汽車行業(yè)的商用鋁合金性能,并與常見的商業(yè)鎂合金體系對(duì)比,發(fā)現(xiàn)GW系、GN系和WE系的稀土鎂合金在力學(xué)性能方面相較于AZ系、AM系、AS系等普通非稀土系鎂合金具有明顯的優(yōu)勢(shì)。GW63K鎂合金在T6態(tài)具有198MPa的屈服強(qiáng)度和7.1%的延伸率,滿足汽車轉(zhuǎn)向節(jié)對(duì)材料性能的要求。采用AnyCasting軟件模擬研究低壓鑄造的工藝。得到最理想的工藝組合為:添加冷鐵實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)局部區(qū)域的性能強(qiáng)化;1.1倍大氣壓的峰值壓力實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速充型;745℃的澆鑄溫度使鑄件具有理想的凝固順序和凝固速率。并預(yù)測(cè)了鑄件不同部位... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

汽車轉(zhuǎn)向節(jié)[9]

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文5到了103千克，占比整車質(zhì)量接近5%[22]。在我國，鎂合金在汽車上的使用相對(duì)較為滯后，最早可以追溯到1980年代末，大眾集團(tuán)在國內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納車型中首次使用了鎂合金�，F(xiàn)如今，我國眾多的國產(chǎn)汽車品牌，例如比亞迪、奇瑞、東風(fēng)、長(zhǎng)安，宇通等，均已經(jīng)開始在汽車上大范圍使用鎂合金，且都擁有各自獨(dú)立的鎂合金零部件的研發(fā)機(jī)構(gòu)，從而使得我國汽車行業(yè)鎂合金使用率處于逐年穩(wěn)定升高的狀態(tài)。根據(jù)行業(yè)內(nèi)資深工程人員的預(yù)測(cè)，中國汽車用鎂合金的消費(fèi)量將以年均25%的速度保持快速的增長(zhǎng)，在2020年這一數(shù)字將有望突破20萬噸[23]。對(duì)比鎂合金與鋁合金的各方面特點(diǎn)。鎂的密度非常低，僅為鋁的約2/3，圖1-2展示的是鎂合金在汽車輕量化中實(shí)現(xiàn)替代后能夠達(dá)到的減重效果。同時(shí)由于其非常豐富的儲(chǔ)量，開采壽命是鋁的4倍以上。但是鎂合金由于其過于活潑的特性，導(dǎo)致其在熔煉成本方面與鋁相比具有劣勢(shì)，并且在耐氧化性方面也略有不足，因此發(fā)展處于相對(duì)滯后的狀態(tài)。隨著如今鎂合金的價(jià)格在技術(shù)成熟的過程中逐步降低，在向鋁合金慢慢實(shí)現(xiàn)靠攏，其在汽車輕量化中的應(yīng)用不斷迎來新的機(jī)遇。圖1-2鎂合金在汽車輕量化中的替代效果[24]Fig.1-2Effectofmagnesiumonautomotivelightweight根據(jù)汽車各部分零部件對(duì)于性能的要求，除了發(fā)動(dòng)機(jī)本體之外的大多數(shù)零部件均可以實(shí)現(xiàn)使用鎂合金材料的替代，共計(jì)有60多種[25]。這些零部件大致可以歸為四類。（1）內(nèi)飾件：包括座椅架內(nèi)飾罩板、儀表盤、風(fēng)扇架、格柵、方向盤、涼柵安裝導(dǎo)軌等；（2）車身部件：包括車把手、鎂板件、防撞梁、擋泥板支架、車門

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文8學(xué)公司的Leonis就“mischmetal”展開了研究，具體分析了“mischmetal”中含有的四種主要稀土成分，定量地分析了它們分別對(duì)于鎂合金強(qiáng)度的影響。Leonis的研究結(jié)果結(jié)果表明，四種元素中Nd的作用是最為明顯，其能有效提高鎂合金的高溫強(qiáng)度，并且效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其余三種元素La，Ce和Pr。Leonis研究的重大意義在于：其證明了稀土元素雖然具有相似的化學(xué)性質(zhì)，但是當(dāng)具體到其被添加到鎂合金中會(huì)產(chǎn)生的性能變化，變化的效果大小都是不同的，追本溯源其背后存在著不同的強(qiáng)化作用機(jī)制，這值得后來的研究者開展更為深入的研究[37,38]。Leonis的這項(xiàng)研究成果在稀土鎂合金的發(fā)展歷史中具有里程碑式的意義，它首先直接確定了Nd在鎂合金稀土添加元素中優(yōu)勢(shì)的地位，衍生出一系列具有優(yōu)秀性能的商用鎂合金，其次為稀土鎂合金后續(xù)的強(qiáng)化機(jī)制研究打開了全新的大門。稀土鎂合金下一個(gè)重大的進(jìn)展發(fā)生在二十世紀(jì)六十年代，London等人發(fā)現(xiàn)了Y元素對(duì)于各類金屬具有優(yōu)秀的強(qiáng)化效果，其作用較之于之前發(fā)現(xiàn)的Nd更為顯著[39,40]。這項(xiàng)研究直接推動(dòng)了Mg-Y系稀土鎂合金的迅速發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，后來的研究者NieJ.F[41]和AntionC[42]等人開發(fā)出含Nd，Y的成熟商用鎂合金WE系列。圖1-3Mg-RE合金中富Mg共晶體的坐標(biāo)及RE在鎂中的最大固溶度[43]Fig.1-3CoordinateofrichinMgeutecticinMg2REalloyandlimitedsolubilityofREinmagnesium在1970年之后，Rokhlin等人進(jìn)一步在稀土鎂合金的研究中進(jìn)行了相當(dāng)基儲(chǔ)全面、系統(tǒng)的工作[5]。Rokhlin等人的研究覆蓋了幾乎所有的稀土富鎂二元合金和部分重要的稀土富鎂三元合金，研究?jī)?nèi)容包含力學(xué)性能、腐蝕性能、熱處理影響等各個(gè)方面。他們發(fā)現(xiàn)部分重稀土元素（例如Gd、Tm、Dy）在鎂基體中的具有

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本文編號(hào)：2935852