半固态触变压铸AZ91D镁合金组织与性能的研究

发布时间：2020-06-20 15:04

【摘要】： 半固态金属成形技术作为一种先进的金属加工技术,其中由于触变成形在半固态金属坯料的加热、输送过程中比较方便,而且可以实现自动化操作,因此触变成形是当前金属半固态成形中的主要工艺方法。本文以AZ91D镁合金作为实验材料,研究了AZ91D镁合金和经SiC细化的AZ91D镁合金不同尺寸锭料半固态等温热处理后的组织变化;还研究了半固态触变压铸工艺参数对AZ91D镁合金和经SiC细化AZ91D镁合金组织和性能的影响。结果表明: AZ91D镁合金锭料经半固态等温热处理后,其心部逐渐到边缘的组织存在较大的差异,初生相颗粒尺寸由大逐渐减小,颗粒由块状趋于圆整并且分布均匀,液相也渐渐增多。随着半固态等温热处理AZ91D镁合金锭料尺寸增加,发现由锭料心部逐渐到边缘的组织存在的差异将进一步增加,未加SiC细化处理的AZ91D镁合金半固态组织存在明显的“尺寸效应”。经SiC细化后,AZ91D镁合金坯料经半固态等温热处理的组织中的固相颗粒尺寸整体变得细小。边缘和心部固相颗粒尺寸变得基本一致,球化圆整且分布均匀。从Φ15mm、Φ45mm、Φ70mm 3种不同直径的坯料半固态等温热处理后组织观察到心部逐渐到边缘的组织存在的差异呈现增大的趋势将被减小。在自行设计的压室安装于液态压铸机器上,得出了适合半固态触变压铸的一套工艺流程。分别变换压射速度、保温温度、保温时间进行一系列的触变压铸实验,初步得到触变压铸坯料的保温温度、保温时间分别为590℃和130min时,能获得良好的力学性能和组织。压射速度在低速的时候较适合于半固态触变压铸,高速压射容易引入气孔等铸造缺陷。鉴于此,分析认为是由于模具内浇口太小,以及半固态初生固相颗粒平均尺寸大。因此,后期重新设计了适合于半固态压铸的模具,同时用SiC对AZ91D镁合金进行了变质处理。然后变换压射速度、保温温度、保温时间进行触变压铸,得出AZ91D镁合金触变压铸成形的理想参数是保温温度590℃、保温时间110min、压铸速度2m/s。此时压铸件的抗拉强度和硬度分别为182MPa和HV_(30)=67.87。初生相颗粒分布均匀,平均直径为87um,固相率为58%。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.22
【图文】：

路线图,半固态成形,路线,半固态

在结晶凝固过程中形成半固态浆料。然后将半固态浆料制成料坯，经过重新加热至半固态温度，形成半固态坯料再进行成形加工，此即触变成形。图1.1表示了流变成形和触变成形这两种成形方法的成形路线。由图中可以看出流变成形是由液态金属在降温到TL(液相线温度)和TS(固相线温度)之间的过程中经由搅拌或者其他方法制备成半固态浆料，再经各种成形方法成形成零件。触变成形是将半固态坯料重新加热到Ts与TL温度区间再进行成形。由于半固态金属坯料的加热、输送很方便，而且可以实现自动化操作，所以半固态触变成形是当今金属半固态成形中的主要商用工艺方法128一川。半固态金属浆料触变成形主要有以下几种:触变铸造是将固体材料加热成半固态之后放入容器内，然后用活塞压入模具凝固成产品的方法;触变锻造是将固体材料加热到半固态之后放在锻模中进行以压缩变形为主从而获得产品的工艺方法;触变挤压是用加热炉将预先制备好的坯料加热到半固态，然后放入挤压模腔，利用凸模施加压力，通过凹模口挤压出所需要的产品的一种工艺方法;触变轧制是在轧机的入口处设置加热炉，在炉中将所需要的材料加热到半固态，然后送入轧辊间进行轧制成形的方法。

AZ91D镁合金,金属型铸造,模壁

半固态触变压铸AZ91D镁合金组织与性能的研究异共晶体。离异共晶体p一AllZMgl:周围的黑色组织是二次p一AllZMgl:相。从图2.3(b)中可以看出此时白色树枝晶细小，而且分布均匀。但是图2.3(a)中树枝晶却很粗大。这是因为图2.3(a)点所取位置是直径中15rn刀n坯料的边缘位置，而图2.3(b)所取则是中心位置。由凝固理论知道，当金属液体到入铸模之后，结晶首先从模壁开始。温度较低的模壁有强烈地吸热和散热作用，使得靠近模壁的一薄层液体产生极大地过冷。加上模壁可以作为非均匀形核的基底，因此在此一薄层液体中立即产生大量的晶核，并同时向各个方向生长。由于晶核数目多，故邻近的晶核很快彼此相遇，不能继续生长，这样便在靠近模壁处形成一薄层很细的等轴晶粒区。在表层细晶区形成的同时

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