壳型铸造镁合金铸件质量的改善

摘要

铸造是目前镁合金的主要成形方法.镁合金在汽车、航空航天、电讯等行业获得了日益广泛的应用,然而,铸造工艺研究的滞后已成为镁合金应用发展的瓶颈.壳型铸造是一种精密的砂型铸造方法,能获得尺寸精确和表面光洁的优质铸件.其研究和应用主要集中在铸铁、铸钢上,还没有关于用于镁合金的报道.本文针对镁合金壳型铸造组织粗大、易氧化问题,研究了不同的变质剂对壳型铸造镁合金组织影响和对性能的改善作用;研制了镁合金壳型铸造用新型涂料以解决铸件表面氧化问题,测试分析了其各项工艺性能,最终目的是改善壳型铸造镁合金铸件的质量,提高性能. 研究了Ba对AZ91镁合金燃点和其壳型铸造组织的影响.结果表明,Ba的添加量在0.3﹪H寸对合金具有较好的阻燃效果.当Ba添加量升高时,多余的Ba将扩散到表面氧化,Ba的相对含量下降,不能进一步改善阻燃性能.对合金组织来说0.2﹪Ba对合金组织有较好的改善作用,能够使合金中Al<,12>Mg<,17> 网络断开,呈弥散分布.合金抗拉强度也相应得到了提高. 研究了C<,2>Cl<,6>对AZ91镁合金壳型铸造组织的影响.结果表明,在所选的处理量当中,当C<,2>Cl<,6>的处理量达0.3﹪时,其对合金的细化效果最好,合金中大部分晶粒被细化.变质处理时,C<,2>Cl<,6>分解出的C与Al反应生成大量Mg的非均质形核核心Al<,4>C<,3>,起到细化作用.经0.3﹪C<,2>Cl<,6>处理的合金的抗拉强度和延伸率都相对于未处理的合金得到了较大提高,分别提高了21.9﹪和11.1﹪.C<,2>Cl<,6>和Ba在复合处理AZ91时,C<,2>Cl<,6>细化作用较Ba明显,而Ba在具有一定的细化作用的同时,其改变中间相分布形式的作用较C<,2>Cl<,6>明显. 研究了Ba和C<,2>Cl<,6>复合处理对镁合金壳型铸造组织的影响.结果表明,C<,2>Cl<,6>和Ba处理量分别为0.3wt﹪和0.2wt﹪时,合金中有相当一部分中间相呈现为颗粒状,均匀的分散在合金中,组织得到明显细化.两种变质剂复合后的效果要较其任何一种单独使用好的多.C<,2>Cl<,6>和Ba在复合处理AZ91时,C<,2>Cl<,6>细化作用较Ba明显,而Ba在具有一定的细化作用的同时,其改变中间相分布形式的作用较C<,2>Cl<,6>明显.在所有经过处理的合金试样中,经过0.3wt﹪C<,2>Cl<,6>和0.2wt﹪Ba复合处理的合金抗拉强度最高,达到141.3 MPa,其对应的延伸率也最高. 研究了Sr对镁合金组织的影响.结果表明,AZ91合金经复合Sr盐处理后,组织趋于细小,而且Mg<,17>Al<,12>连续网状结构出现断裂,1.0﹪复合锶盐对AZ91的变质效果最好:复合锶盐处理的AS41合金中的Sr在凝固过程中,被排挤到固液前沿,阻碍了Mg<,2>Si的枝状生长,促使Mg<,2>Si枝晶断裂,形成细小的颗粒.复合锶盐的处理量在1.6﹪时效果最佳. 研究开发了一种适用于镁合金壳型铸造用的涂料,测试分析了涂料中粘结剂含量对涂料的粘度、涂挂性能、流动性能以及对合金表面氧化性的影响.发现,涂料中粘结剂含量为耐火粉料重量的10﹪时,涂料具有较好的综合性能,试验确定涂料最佳涂刷厚度为0.28mm.在铸型涂刷该涂料情况下,合金的浇注温度对铸件表面质量影响不明显.合金液在壳型中的流动性随着涂层厚度的增加先提高,而后降低.

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1镁与镁合金的种类

1.1.1镁的基本性能与参数

1.1.2常用镁合金种类

1.2几种主要的镁合金铸造成形技术

1.2.1砂型铸造

1.2.2永久型铸造

1.2.3压力铸造

1.2.4挤压铸造

1.2.5半固态成形

1.2.6消失模铸造

1.3壳型铸造工艺

1.4镁合金的晶粒细化

1.4.1碳质孕育法

1.4.2微量元素细化法

1.4.3氯化铁法

1.4.4锆细化镁合金法

1.4.5其他细化工艺

1.5研究的目的及意义

1.6研究的内容

第2章 试验设备、原材料与测试分析方法

2.1试验设备与原材料

2.1.1试验与测试设备

2.1.2试验原材料

2.2工艺过程

2.2.1制壳

2.2.2涂料的配制

2.2.3合金熔炼

2.3测试方法

2.3.1物相与结构分析

2.3.2力学性能

第3章 Ba对镁合金燃点和组织的影响

3.1Ba对镁合金燃点的影响

3.2 Ba对壳型铸造镁合金组织的影响

3.3 Ba对壳型铸造镁合金力学性能的影响

3.4本章小结

第4章 C2Cl6对镁合金组织和性能的影响

4.1镁合金铸件在壳型和金属型中冷却速度对比

4.2 C2Cl6对壳型铸造镁合金组织的影响

4.2.1 C2Cl6对AZ91合金组织的影响

4.2.2结果分析

4.3 C2Cl6对壳型铸造镁合金抗拉强度和延伸率的影响

4.4本章小结

第5章 C2Cl6+BA复合处理对壳型铸造镁合金组织和性能的影响

5.1复合处理对壳型铸造镁合金组织的影响

5.2复合处理对壳型铸造镁合金力学性能的影响

5.3本章小结

第6章 复合Sr盐对镁合金组织的影响

6.1复合Sr盐的配制及实验用合金

6.2复合Sr盐对AZ91组织的影响

6.2复合Sr盐对A S41组织的影响

6.3本章小结

第7章 镁合金壳型铸造用涂料的研究

7.1涂料的配制及性能参数测试

7.1.1涂料成分

7.1.2涂料的配制

7.1.3涂料性能测试方法

7.2涂料的基本性能

7.3涂料防氧化性能

7.3.1粘结剂(硅溶胶)对涂料防氧化性能的影响

7.3.2涂刷厚度对铸件表面质量的影响

7.3.3浇注温度对涂料防氧化性能的影响

7.3.4涂料厚度对合金流动性的影响

7.4本章小结

第8章 结论及展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文