耐热压铸镁合金及其产业化技术研究

摘要

本文通过在综合性能较好的AM50合金中加入Si，引进高熔点的Mg2Si强化相，同时引进新的合金化元素Ca、Y，通过复合合金化提高Mg-5Al-1Si基压铸镁合金的耐热性能。 研究发现，在Mg-5Al-1Si基镁合金中加入Ca、Y后，合金的组织得到细化，力学性能明显提高。在Mg-5Al-1Si基合金中添加Ca后，CaSi2相可以作为Mg2Si相的非均质形核核心，有利于合金显微组织的细化。在200℃/50MPa条件下，ASYC58合金的稳态蠕变速率从AS51合金的8.25×10-6/sec降低到2.62×10-6/sec，蠕变性能提高了3倍多。Si和Y的加入有利于提高镁合金的流动性，而Ca的加入使镁合金的流动性略有下降。 稀土Y的加入能有效地提高镁合金的耐蚀性能。ASYC53、ASYC58合金的盐雾腐蚀速率都低于0.10mg/cm2/day，耐蚀性优于AM50和AZ91D合金，达到汽车动力总成系统部件要求盐雾试验低于0.25mg/cm2/day的水平。 采用上海交通大学自主开发JDHM专利耐热镁合金进行了赛车发动机汽缸套的产业化技术开发，通过对汽缸套的结构以及压铸工艺参数进行优化，压铸出了合格的产品，成品率达70％以上。压铸的耐热镁合金汽缸套产品已经通过了日方的性能评测，形成了规模化生产能力。 利用Nd：YAG激光器对AZ31B镁合金板材进行了激光重熔表面处理。激光重熔层的组织可分为热影响区、胞状晶区两部分，重熔层的晶粒得到了明显细化。Mg的优先蒸发导致重熔层中Al含量的提高。Al元素的富集和晶粒细化是激光重熔处理提高AZ31B镁合金耐蚀性的主要原因。 对AZ31B镁合金板材进行了热喷涂Al表面处理。由于热喷涂Al涂层中存在气孔，涂层对基体合金的保护作用有限。在450℃和0.6kg/cm2压力下进行2小时热压处理后，涂层与基体形成了扩散结合层，同时涂层中的气孔得到焊合，从而产生了良好的耐腐蚀效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2耐热镁合金的研究进展

1.2.1提高镁合金耐热性能的方法

1.2.2耐热镁合金的研究进展

1.3耐热镁合金的发展与应用前景

1.3.1氐成本耐热镁合金新材料开发

1.3.2耐热镁合金压铸新工艺开发

1.3.3耐热镁合金的应用前景

1.4镁合金腐蚀防护技术研究

1.5选题意义及主要研究内容

第二章试验设备与方法

2.1合金制备

2.1.1原材料

2.1.2熔炼工艺

2.2微观组织分析

2.2.1试样的腐蚀与组织观察

2.2.2成分分析及相分析

2.2.3断口形貌及微区成分分析

2.3性能测试

2.3.1拉伸性能测试

2.3.2硬度测试

2.3.3蠕变性能测试

2.3.4腐蚀性能测试

第三章Mg-5A1-1Si基耐热压铸镁合金研究

3.1合金设计

3.2合金的相分析

3.3合金的显微组织

3.4合金组织的热稳定性

3.5合金的力学性能

3.5.1合金的拉伸性能

3.5.2合金的硬度

3.5.3合金的蠕变性能

3.5.4合金的蠕变损伤

3.6合金的流动性

3.7合金的耐蚀性

3.8本章小结

第四章耐热镁合金的产业化技术开发

4.1 JDHM耐热镁合金的组织与性能

4.2 JDHM耐热镁合金的流动性

4.3耐热镁合金汽缸套的产业化技术开发

4.4本章小结

第五章镁合金表面处理技术研究

5.1激光重熔对AZ31B镁合金表面特性的影响

5.1.1试验方法

5.1.2试验结果与分析

5.2热喷涂Al对AZ31B镁合金耐蚀性的影响

5.2.1试验方法

5.2.2试验结果与分析

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致 谢

在站期间发表的论文