半固态镁合金材料及其制备技术的研究

半固态镁合金材料及其制备技术的研究

张倩倩[1]2008年在《应变诱发Mg-Al-Zn合金半固态组织及腐蚀行为研究》文中研究表明通过对半固态组织的观察分析,总结了半固态组织的演变机制。半固态组织的演变结合了枝晶断裂和再结晶两种机制。第二相化合物含量多的合金,枝晶断裂和再结晶机制共同影响半固态组织的演变;第二相化合物含量少的合金,再结晶机制是影响半固态组织演变的主要机制。系统研究了工艺参数对采用应变诱发法形成AZ91D镁合金半固态组织的影响,得出变形量为40%时,满足AZ91D镁合金半固态流变性的温度、时间范围为:温度550-590℃,时间(45-60min)~(6-20min)。固相粒子的长大遵循Ostwald熟化关系。首次通过实验设计了几种成分的Mg-Al-Zn合金,结果表明合金元素铝和锌的增加都有利于形成更加均匀、细小的半固态组织,且缩短了等温时间。系统研究了半固态试样的腐蚀行为,建立了半固态镁合金的腐蚀模型,得出半固态组织的形态参数是影响半固态试样腐蚀性能的主要因素,合金成分对半固态试样的腐蚀性能影响较小。在相同的固相分数下,半固态组织的固相粒子尺寸小,数量多,则腐蚀初始阶段的速度快;固相粒子的尺寸大,数量少,腐蚀坑大且深,则最后的腐蚀量较大。固相粒子被连续的β相包围能有效抑制腐蚀向内部扩展,计算了在半固态镁合金中形成连续β相的合金成分。

吴纪红[2]2007年在《应变诱发熔化激活法工艺参数对AZ91D镁合金半固态组织的影响》文中研究指明采用应变诱发熔化激活法(SIMA)制备AZ91D半固态坯料。对半固态制备过程中的主要工艺参数进行了研究,依次探讨了浇铸模具材料、预变形量及等温处理温度和时间对半固态球状晶尺寸及固-液相比等的影响规律,并分别优化给出了适合AZ91D镁合金半固态坯料制备的等温处理工艺参数,在此基础上研究了各工艺参数对半固态AZ91D镁合金组织中各相显微硬度的影响规律。并且从SIMA法制备半固态工艺过程出发,研究了半固态球状晶形成的机理。

张颂阳[3]2007年在《半固态镁合金铸轧板带制备及其组织性能研究》文中进行了进一步梳理镁合金具有小的密度、高的比强度、比刚度,好的导热性,良好的阻尼减震能力等优良性能,能承受较大的冲击振动负荷和便于回收等特点,广泛应用在交通工具、电子工业产品、航空航天等领域,符合对材料的轻量化和绿色化的要求,其表现出强劲的发展势头。半固态技术综合了液态铸造成形、固态压力加工的优点,被认为是二十一世纪最具有发展前途的近净成形方法之一,得到了越来越广泛的关注。双辊铸轧工艺是将快速凝固和变形结合在一起的技术,近十年来该技术在国际上引起了极大重视,全面解决其产业化的关键技术是目前冶金及材料领域的一项前沿课题。该技术不仅可以显着提高生产效率、节约能源和降低生产成本,在改善铸轧板带坯质量方面亦具有很大潜力。当前世界范围的镁合金消费量呈不断增长的趋势,我国是镁资源大国,但是镁合金的加工生产水平落后,成本过高,严重制约了其应用市场的拓展,极大地限制了镁合金的发展。因此,开发适合于镁合金的低成本短流程技术,是扩大镁合金应用所必须解决的关键技术。将水平双辊连续铸轧技术与半固态加工技术相结合,得到半固态板带连续铸轧成形技术,将是一种全方位高效、节能、短流程、近终形的加工方法。把这种技术应用于镁合金的加工成形,可以说是具有国际领先水平的技术,具有一定的创新性。其重要的现实意义在于可以扩大半固态加工技术的应用范围,扩大铸轧技术的应用范围,可以发展我国镁合金加工应用技术,为镁合金薄板材和箔材提供基础材料,使生产镁合金薄板材和箔材成为可能,满足我国市场对运输工具,便携式电子产品高可靠、轻量化要求,有利于我国镁资源,特别是西部镁资源的开发利用。本文研究了AZ91D镁合金的半固态铸轧成形过程。在自制半固态铸轧试验设备上,首先通过半固态搅拌装置制浆,得到具有近球形的的非枝晶半固态组织;再利用半固态浆料具有良好的流动性,进行铸轧试验,得到半固态铸轧板带;取样观察板带显微组织,并测试了相关性能。另外本文还利用有限元软件,在计算机上仿真模拟半固态铸轧试验过程,与实际试验进行了对比;在数值模拟和实际试验的基础上,利用正交设计和人工神经网络对半固态铸轧过程的工艺参数进行了优化。本文的研究得到了以下成果:1.在自制半固态铸轧试验设备上,顺利进行了半固态镁合金水平双辊铸轧试验,得到半固态铸轧板带,其微观组织是具有近球形的非树枝状先结晶相均匀分布在基体上。2.实验发现铸轧对半固态组织具有圆整化作用,铸轧前的先结晶固相颗粒棱角分明,保留枝晶痕迹,而在铸轧以后先结晶相颗粒比较圆整。在固相率上,铸轧后固相率比铸轧前明显提高。这种趋势在不同的铸轧温度都有所表现,只不过不同的铸轧温度固相率也不同,温度越低固相率越大。3.采用浆料流动时的对流换热系数折算成紊流导热系数的方法来考虑铸轧系统中半固态浆料运动中的热传导和对流传热,采用热焓法处理液相的结晶潜热,建立了半固态AZ91D镁合金铸轧过程的温度场数学模型。数值模拟结果表明,在铸轧入口处,板带心部温度较高,表面附近厚向温度梯度较大,而在铸轧出口处温度分布从板带中心向边缘比较均匀的降低,温度梯度较小。数值模拟还分析了铸轧温度,铸轧速度,铸轧辊辊缝的大小,铸轧辊的冷却能力,铸轧辊直径的大小等工艺参数对铸轧过程温度场的影响。4.在正交试验和人工神经网络优化的基础上我们得到了半固态铸轧工艺过程的最佳工艺。其中半固态制浆工艺参数为搅拌速度1000r/min,静置时间5 min,搅拌时间5 min,浇注温度560℃;铸轧过程工艺参数是铸轧温度723K,铸轧速度0.5m/s,铸轧辊辊缝2mm,铸轧辊的冷却能力小水流冷却,铸轧辊直径210mm。并且得到了实际试验的验证。5.基于试验过程和试验结果,认为半固态制浆工艺和铸轧成形工艺是两个即独立又密切联系的过程,具有比较大的耦合自由度。6.半固态铸轧板带的再加工实验表明:AZ91D半固态镁合金铸轧板带具有较大的变形能力(压下量)。所得到的AZ91D镁合金半固态铸轧板带的塑性比较好,180度反复弯曲板带,仍不断裂,显示出良好的可塑性。最大冷变形量达28%,最大热变形量达47%。

齐祥超[4]2008年在《半固态AZ91D合金制备工艺及性能研究》文中认为半固态金属流变成形技术具有广阔的应用前景,但是目前对半固态镁合金流变成形工艺的研究尚处于起步阶段。本文系统研究了变质处理、电磁搅拌、“变质处理+电磁搅拌”复合处理等熔体处理工艺对AZ91D合金组织和性能的影响,探索出一种制备半固态AZ91D合金浆料的工艺方法,为半固态AZ91D合金流变成形技术的深入研究提供了依据。本文以纳米级活性碳粉添加量、冷却速率、初始搅拌温度、搅拌时间、搅拌方式、换向时间和搅拌频率等作为熔体处理工艺参数,系统研究了其对AZ91D合金初生α-Mg相的大小和形貌以及第二相(β-Mg17Al12)的影响。研究结果表明,当碳粉添加量大于0.1%时,变质处理工艺对AZ91D合金具有良好的晶粒细化效果。双向电磁搅拌工艺对半固态AZ91D合金初生α-Mg相的大小和形貌有显着的影响,初生α-Mg相的尺寸为70μm左右,形状因子为0.85左右,β相在晶界上呈连续网状均匀分布。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺进一步提高了半固态AZ91D合金浆料质量,初生α-Mg相的尺寸为55μm左右,形状因子为0.85左右,网状β相在晶界上分布均匀且具有良好的连续性。进一步研究表明,熔体处理工艺不同程度地提高了AZ91D合金的力学性能和耐腐蚀性能。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺对合金力学性能的影响最明显,其铸态抗拉强度由140MPa左右提高到180MPa,断后伸长率由3%提高到5%;经T4和T6处理后其抗拉强度高达220MPa,T4处理显着提高了AZ91D合金的断后伸长率,而T6处理对断后伸长率的影响不明显。T6处理提高了AZ91D合金的耐腐蚀性能;而T4处理降低了AZ91D合金的耐腐蚀性能。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺条件下AZ91D合金的耐腐蚀性能最好,且受T4和T6处理的影响甚微。研究结果表明,“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺是一种有效的制备半固态AZ91D合金浆料的工艺方法,为镁合金流变成形技术的开发奠定了基础。

李东南[5]2004年在《半固态镁合金材料及其制备技术的研究》文中研究指明半固态金属加工技术被认为是 21 世纪最具有发展前途的近净成形技术之一,其关键环节是半固态浆料的制备。针对目前半固态镁合金研究较少和制浆机剪切速率较低的特点,本文首次采用高剪切速率双螺杆机械搅拌制浆机和半固态流变压铸成形机组,研究了 AZ91D 镁合金半固态浆料制备工艺及材料组织与力学性能之间的关系。该技术为镁合金产品的推广和应用开辟了新的途径。 率先比较研究了单螺杆和双螺杆制浆机的制浆效果。高剪切速率的双螺杆制浆机可获得固相率为 15%~60%、晶粒平均直径为 35μm~55μm左右的超细球团状组织。单螺杆制浆机由于其剪切速率低,对物料的混合作用不强烈,制备的非枝晶组织呈条状或不规则块状分布,晶粒平均直径为 80μm~100μm左右。 系统地研究了镁液浇注温度、筒体温度和剪切速率对双螺杆制浆机制备的半固态浆料质量的影响。得出镁合金半固态浆料制备的最佳工艺参数范围为:镁液浇注温度 605℃~625℃,筒体温度 575℃~590℃,剪切速率 4100 s-1~6830s-1。结果表明,随着镁液浇注温度或筒体温度的降低,半固态浆料的固相率提高,晶粒变得更加细小、圆整。螺杆剪切速率越大,半固态浆料的固相率越低,晶粒的圆整度变化不大。一方面,随着剪切速率的提高,螺杆对熔体的剪切作用加强,另一方面,剪切时间相应缩短。剪切速率低于 1365s-1时,组织形态明显恶化。半固态镁合金浆料具有很好的充填性能,采用半固态流变压铸成形技术,成功地生产出壁厚只有1.1mm 的薄壁圆盘类零件,该铸件表面光洁,字迹清晰。 分别采用半固态流变压铸和半固态流变挤压成形工艺,成功地制备出直径为φ50mm、高度约为120mm的优质半固态坯料,晶粒平均尺寸分别为40~60μm、50~70μm,半固态流变压铸坯料的晶粒形貌更圆整。该坯料可以用于半固态触变成形。 探明了镁合金半固态流变压铸成形组织中浆料固相率和初生α-Mg相晶粒平均尺寸与材料力学性能之间的关系。当半固态浆料固相率保持在 30%~50%时,既有较好的充填能力,又具有较细小、园整的非枝晶组织,此时试样的力学性能最佳。 I随着初生α-Mg 相晶粒尺寸的增大,试样的抗拉强度逐渐降低;晶粒大小在 35~45μm 范围时,试样的延伸率变化不大;当晶粒平均尺寸增大到 50μm 以后,延伸率急剧下降。通过非线性回归分析,建立了半固态流变压铸成形试样力学性能的数学模型。研究了热处理工艺对镁合金成形试样力学性能的影响。结果表明,半固态流变压铸成形试样克服了液态压铸成形试样在固溶处理或时效处理过程中出现析出气孔或显微疏松等缺陷而不能热处理的缺点,可通过热处理工艺进一步提高其力学性能。在铸态时,镁合金半固态流变压铸成形试样与液态压铸成形试样的力学性能相当,抗拉强度为 192MPa,延伸率为 2.3%,硬度值为 74HB。固溶处理之后,抗拉强度提高了 15%,延伸率提高了 210%,硬度值略有降低。时效处理之后,抗拉强度提高了 13%,延伸率略有升高,而硬度值提高了 16%。提出了高剪切速率条件下非枝晶组织的形成机理,既有破碎枝晶的机械球化现象,又有熔体内部均匀形核-平面生长的过程,并建立了半固态组织演化过程的物理模型。螺杆搅拌引起的熔体流动及机械剪切力使得初始生成的树枝晶在长大的过程中发生碰撞、破碎、熔断而机械球化。对半固态流变压铸成形组织进行面扫描分析的结果表明,未见明显的溶质扩散层,细小的网状共晶相中析出了大量的晶粒尺寸为 5μm~10μm 的二次α-Mg 相。由此可见,在高剪切速率的双螺杆作用下,晶粒结晶界面前沿的温度梯度和溶质浓度梯度极小,一方面,导致液相中各处的形核几率相等,晶粒在各处形核更加趋向于同时性,另一方面,抑制了树枝晶的生长,有利于晶粒按照平面方式生长。筒体内壁和双螺杆螺棱处首先结晶的晶核随着螺杆的运动被很快地带到高温熔体中,极大地增大了熔体中的晶核数,从而减小了晶粒尺寸。高速旋转的晶核无择优生长的条件,最终使得晶核逐步演变成球状晶粒。

强旭东[6]2008年在《镁合金半固态非枝晶组织制备及压铸工艺研究》文中提出目前镁合金半固态成形技术研究所用合金成分均在第二组元的固溶度极限范围内,亦即沿用传统商业牌号的合金。论文突破传统,大胆选择亚共晶范围内的镁铝合金进行半固态触变压铸的研究和探索。这样,首先面临的问题是如何制备适于半固态加工的合金坯料,半固态等温热处理法将非枝晶组织坯料的制备与二次加热合并为一个步骤,其中前期的锭料熔铸、半固态坯料制备等工艺过程控制是决定半固态触变压铸成败的关键。因此,本部分选择了含铝量分别为15%,20%,25%叁种不同成分的镁合金,对其等温热处理过程的组织演变做了系统研究,前期的初步试验证明了此方案的可行性。最终得到具有触变性的半固态非枝晶组织。论文通过等温处理法制备半固态坯料,研究了含铝20%和15%镁合金半固态触变压铸的工艺特点及对组织、力学性能的影响。采用自行设计的压铸机加热式压室改变了传统压铸机不能用于半固态压铸的状况,加热的压室补充了合金液所散失的热量,减缓了合金溶液在压室中凝固的速度,保证金属有较好的流动性,以满足半固态镁合金压铸成形的要求。实验中考察压射速度、压射比压和模具温度叁个工艺参数对压铸件力学性能和组织的影响,把其中两个参数固定在较佳值,考察第叁个参数的影响。对于20%合金,在压射比压40MPa,压射速度4 m/s,模具温度160℃时其力学性能最佳,抗拉强度为220MPa,伸长率为5.63%,硬度值98.5HB,冲击韧性8.53J/cm~2。在对半固态压铸零件进行T4处理后,其力学性能均有所提高,其抗拉强度达到了238MPa,伸长率达到了6.71%。触变压铸成形后的组织比等温处理后更加均匀、细小。通过对半固态成形试棒拉伸断口形貌分析,发现半固态成形拉伸试棒的断裂方式主要为沿晶断裂。为了便于比较,通过正交实验,研究了15%合金的液态压铸工艺。研究结果表明,压铸工艺参数对15%镁合金力学性能影响的显着性。对抗拉强度的影响由大到小依次为:压射速度、模具温度、浇注温度、压射比压;延伸率依次为:浇注温度、模具温度、压射速度、压射比压。15%镁合金压铸工艺最优方案为:浇注温度为650℃,模具温度为150℃,压射速度为3.5m/s,压射比压为75MPa。对于20%合金液态压铸,平均抗拉强度190MPa,平均延伸率3.19%。通过扫描电镜观察拉伸断口,发现断口存在较多的气孔和疏松,15%压铸镁合金的断裂方式为解理断裂。

徐晨[7]2006年在《半固态轻合金触变模锻成形数值模拟》文中认为半固态成形技术兼有液态和固态金属成形的优良特性,是高效、节能的材料加工前沿技术,是21世纪最具有发展潜力的金属成形技术之一。 本文采用基于刚塑性/刚粘塑性有限元方法对镁合金汽车中间轴螺塞的成形过程进行数值模拟,并对两种不同成形工艺进行分析对比,得到了变形流动规律和力能参数。 从数值模拟结果中可以看到,圆坯料一次成形方案尽管能够减少工序,但该方案存在较大的成形缺陷。与圆坯料一次成形方案比较,预锻一终锻加工方法成形力较低,应变分布均匀,不易产生成形缺陷和应力集中。 采用基于刚粘塑性有限元方法对镁合金触变锻造过程进行数值模拟。利用基于多元非线性回归方法建立的半固态AZ61合金本构关系确立了相关模拟参数,并分析了高固相体积分数下半固态镁合金材料触变力学性能,得到镁合金零件半固态触变成形过程的变形流动规律和温度场。 结果表明,半固态镁合金材料较常规态材料变形抗力小,成形载荷有较大降低。半固态成形零件等效应力分布较为合理,而常规态材料易产生应力集中,需要补充后续加工工序。在接近固相线温度下,半固态成形的材料充填性能与常态的差别不大。 采用半固态模锻的方法对Y112铝合金进行触变成形试验。用机械搅拌制出半固态坯料,并对搅拌前原始枝晶坯料和半固态坯料进行了微观组织分析及对比。二次加热实验表明Y112铝合金液相线铸造坯料在565℃左右保温15-30min 能够获得较满意的适于半固态成形的触变组织。 Y112铝合金高固相率半固态模锻过程数值模拟中变形力要略小于真实试验中变形力,数值和变化趋势二者基本吻合。同时数值模拟结果表明半固态触变成形后零件中应力应变分布均匀,半固态技术较传统加工方式具有优越性。

程尚栩[8]2010年在《流变铸轧AZ91D镁合金薄板实验研究》文中认为镁合金是最轻的金属结构材料,其比强度高、机加工性能优良、易加工且加工成本低、减振性及电磁屏蔽性远优于铝合金,此外,镁合金的低熔点、低比热容、低相变潜热、低的动力学黏度等特点,可以降低熔炼能耗、缩短充型及成形时间及工艺周期、延长模具及成形设备使用寿命,而且还可以制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。半固态技术集成了液态铸造成形与固态塑性加工的优点,尤其是是半固态流变成形技术,流程短、高效、节能,并且所制得的半固态浆料已导出部分凝固潜热,所以可以减少凝固成形过程中的缩松、延长模具及设备的使用寿命。水平双辊铸轧技术是一种高效的近净成形技术,应用潜力巨大。将半固态技术与双辊铸轧技术相结合,并且使用镁合金作为轧件材料,可以实现高速铸轧,这是一项具有挑战性的研究,市场潜力巨大。本文采用剪切低温浇注式流变制浆工艺(Low Superheat Pouring With a Shear Field,简称LSPSF),在水平双辊铸轧机上进行一系列的实验研究,分别对剪切低温浇注式流变制浆工艺相关参数、流变铸轧工艺参数、铸轧对半固态组织的影响及板材各部位组织与性能进行了研究。试验结果表明:(1) LSPSF工艺制备AZ91D镁合金半固态浆料的较佳工艺参数为:①浇注温度620-650℃;②转管转速为75rev/min;③转管倾角25°;④浆料蓄积器预热温度为550-570℃;⑤静置时间30-90s。可以制备出质量优良的半固态浆料。(2) LSPSF工艺,在低温浇注与转管剪切搅拌共同作用下,促使凝固初期熔体大量形核,晶粒长大、游离并有效保存下来,然后在浆料蓄积器中静置,在熟化作用下以球形长大。(3)流变铸轧3.5mm板材时,铸嘴温度在420℃左右,铸轧温度在585-591℃范围内,轧辊转速在9~11rev/min时,可以顺利铸轧出板材,且组织比较均匀。(4)铸轧可使显微组织中初生晶粒变得更圆整,板材边缘部分组织会出现液相偏析,铸轧还会使晶粒中某些晶面发生晶面取向,略微发生塑性变形,另外,铸轧过程属于快速凝固,Al、Zn等元素在α-Mg中固溶度较大。(5)沿轧制方向,板材前端组织初晶晶粒密度低,硬度值偏大,而在板材中、后部分各点的组织初晶晶粒密度较前端大,硬度值偏小,但与前端相比相差不大。

李向平[9]2012年在《Mg-Cu-Al新型镁合金半固态非枝晶组织演变规律研究》文中研究说明镁合金作为最轻的工程结构材料越来越受到广泛应用,但由于镁是活性金属,在熔融状态下氧化快,容易燃烧,传统的成形方法难以控制,而采用半固态成形,液相比例小又能低温作业,氧化燃烧的危险性明显减少,半固态加工技术是近年来金属成形加工技术研究的热点之一,与传统的铸造工艺相比,具有独特的技术优势和广阔的应用前景。其突出的特点是易于近终成形,可以提高材料利用率和节约能源。另外,可以减少宏观偏析、防止内部缺陷,减少气体夹杂,降低气孔率,从而提高成形件的性能。同时还能减少对模具的热冲击,有利于提高模具的寿命。因此,综合半固态加工技术的特点和镁合金的优缺点,开发适合半固态成形的镁合金材料具有很好的发展前景。Al是镁合金中最常用、最有效的合金化元素,在Mg-Al合金中加入Cu可改善铸件的韧性及固溶处理特性,可在室温和高温下表现较为良好的力学性能。Cu的加入能够显着提高Mg-Al合金的固相线温度,能够在更高的温度下进行固溶处理,使较多的合金化元素固溶于合金基体中,增强了随后的时效强化效果,而且Cu还能显着提高合金的延展性。因此,本论文选取不同Cu、Al含量的9种合金作为试验合金,利用等温热处理法制备半固态浆料,观察并分析其半固态非枝晶组织的演变过程。研究结果表明:经过等温热处理,Mg-Cu-Al合金枝晶状组织均有熔断并向球状组织转化的趋势,但Cu、Al元素含量的不同使得组织形态差别较大,对9种Mg-Cu-Al合金的半固态重熔非枝晶组织及其演变规律进行分析研究,可以看出,在Al含量相同时,随着Cu元素含量的增加,合金半固态重熔组织中的初生固相颗粒的平均等积圆直径逐渐减小,而当Cu含量相同时,随着Al元素含量的增加,初生固相颗粒的圆整度逐渐提高,即形状系数逐渐减小。本试验得出最佳的Cu、Al元素含量各为5%、5%,即Mg-5%Cu-5%Al合金相对其他合金具有较好的半固态非枝晶组织。比较Mg-5%Cu-5%Al合金在不同等温温度和等温时间下的组织照片,可以得出:在不同的保温温度下分别保温15min时,随着保温温度的升高,初生固相颗粒的平均等积圆直径逐渐减小,形状系数先减小后增大,固相率也逐渐减小;在600℃进行不同时间的保温处理,随着保温时间的延长,合金组织的转变过程为:小碎块组织+近球形组织—球状组织—粗化的球状组织,从15min到60min的保温过程中,初生固相颗粒的平均等积圆直径逐渐增大,形状系数先增大后减小。综上所述,在600℃保温15min后得到的半固态初生固相颗粒的平均等积圆直径为47.40μm,形状系数为1.34,固相体积分数为48.93%。当等温温度达到610℃时,Mg-5%Cu-5%Al合金随保温时间延长枝晶状组织已不再存在,但非枝晶组织并未球化,只是出现极少的(近)球形颗粒,初生固相颗粒的形态各异,保温时间达到45min时组织已全部转变为液相,通过组织比较,Mg-5%Cu-5%Al合金的最佳半固态保温温度及保温时间分别为600℃、15min。

肖潇[10]2008年在《镁合金机车零件半固态压铸成形工艺及模具设计研究》文中指出半固态金属加工技术被认为是21世纪最具有发展前途的近净成形技术之一,得到来越广泛的关注。镁合金作为一种绿色工程材料,具有许多优异的性能,在电子、汽车、航天等领域的市场需求增长迅猛。内浇口尺寸与压射速度的控制对获得高质量的半固态压铸件有着非常重要的作用。由于充型过程的不透明性,数值模拟技术对于优化工艺参数和指导压铸模具设计有着重要的意义。本文重点进行了半固态AZ91D镁合金流变性能的研究,并对列车用镁合金挂钩半固态压铸进行了计算机CAE仿真和模具设计。首先,利用自行设计的同轴双筒流变仪对半固态镁合金AZ91D进行了表观黏度测试实验,研究了不同剪切温度和剪切速率下表观黏度变化的规律。结果表明,在搅拌温度为570℃,剪切速率为88.85s~(-1)的工艺下所制得的半固态镁合金AZ91D具有良好的流变性能。其次,利用Pro/E对铸件进行实体造型,并设计不同的内浇口尺寸与工艺参数。利用仿真软件AnyCasting对列车用镁合金挂钩的半固态压铸充型过程的物理场进行模拟和仿真。分析结果表明,半固态压铸时内浇口尺寸与液态压铸有着较大的差别,由于半固态金属浆料的流变性较差,若采用液态压铸的经验设计内浇口,铸件容易产生气孔,缩松等缺陷,适当加大内浇口尺寸,半固态金属浆料充型时更容易获得层流的充型方式;低速压射阶段与高速压射阶段的压射速度对铸件的质量也有较大的影响,速度过快容易在充型过程中产生裹气,回流等现象,但速度过慢必将导致充型时间变长,使铸件产生浇不足的缺陷,并针对铸件的结构特点,分析了不同高速切换时间的影响。通过分析结果,给出了优化工艺方案,并进行了实验验证。最后,在优化设计基础上完成了压铸模具各成型部件,包括动、定模套板,动、定模座板,支承板,垫块等及辅助机构的设计,并将模具各部分按实际生产的顺序进行装配,组合成一套完整的叁维模具装配图。

参考文献:

[1]. 应变诱发Mg-Al-Zn合金半固态组织及腐蚀行为研究[D]. 张倩倩. 吉林大学. 2008

[2]. 应变诱发熔化激活法工艺参数对AZ91D镁合金半固态组织的影响[D]. 吴纪红. 吉林大学. 2007

[3]. 半固态镁合金铸轧板带制备及其组织性能研究[D]. 张颂阳. 南昌大学. 2007

[4]. 半固态AZ91D合金制备工艺及性能研究[D]. 齐祥超. 清华大学. 2008

[5]. 半固态镁合金材料及其制备技术的研究[D]. 李东南. 华中科技大学. 2004

[6]. 镁合金半固态非枝晶组织制备及压铸工艺研究[D]. 强旭东. 兰州理工大学. 2008

[7]. 半固态轻合金触变模锻成形数值模拟[D]. 徐晨. 南昌大学. 2006

[8]. 流变铸轧AZ91D镁合金薄板实验研究[D]. 程尚栩. 南昌大学. 2010

[9]. Mg-Cu-Al新型镁合金半固态非枝晶组织演变规律研究[D]. 李向平. 兰州理工大学. 2012

[10]. 镁合金机车零件半固态压铸成形工艺及模具设计研究[D]. 肖潇. 北京交通大学. 2008

标签:;  ;  ;  ;  

半固态镁合金材料及其制备技术的研究
下载Doc文档

猜你喜欢