半固态触变压铸AZ91D镁合金组织与性能的研究

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Ф15mm、Ф45mm、Ф70mm3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HV30=67．87。初生相颗粒分布均匀，平均直径为87um，固相率为58％。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1镁及镁合金的特点和应用

1.1.1镁及镁合金的应用

1.1.2镁合金在应用中的问题

1.2半固态成形技术现状

1.2.1半固态成形技术特点

1.2.2半固态触变压铸坯料的制备

1.2.3镁合金半固态成形

1.3本论文研究内容及意义

1.3.1本论文研究的意义和创新

1.3.2本论文的主要内容

第二章锭料尺寸变化对半固态等温热处理AZ91D镁合金组织的影响

2.1引言

2.2实验方法

2.2.1实验材料

2.2.2半固态等温热处理制备AZ91D镁合金半固态坯料

2.2.3金相组织观察和分析

2.3实验结果与讨论

2.3.1 AZ91D镁合金金属型锭料尺寸变化对等温热处理组织的影响

2.4本章小节

第三章工艺参数对AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1实验材料

3.2.2触变压铸实验

3.2.3触变压铸参数的选择

3.2.4拉伸强度和硬度检测

3.2.5触变压铸件组织观察及断口分析

3.3结果与讨论

3.3.1压射速度对AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

3.3.2坯料保温温度对AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

3.3.3 坯料保温时间对AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

3.4本章小结

第四章SiC对变尺寸AZ91D镁合金坯料等温热处理组织的影响

4.1引言

4.2实验方法

4.2.1实验材料

4.2.2半固态等温热处理制备AZ91D镁合金半固态坯料

4.2.3组织的金相观察和成分分析

4.3实验结果与讨论

4.3.1 SiC对变尺寸AZ91D镁合金坯料等温热处理组织的影响

4.4本章小节

第五章工艺参数对经SiC细化AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

5.1引言

5.2实验方法

5.2.1实验材料

5.2.2触变压铸实验

5.2.3触变成形参数的选择

5.2.4拉伸强度和硬度检测

5.2.5金相组织观察及断口分析

5.3结果与讨论

5.3.1坯料保温温度对经SiC细化AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

5.3.2坯料保温时间对经SiC细化AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

5.3.3压射速度对经SiC细化AZ91D镁合金触变压铸件组织和性能的影响

5.3本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录