【摘要】： 半固態(tài)金屬成形技術(shù)作為一種先進(jìn)的金屬加工技術(shù),其中由于觸變成形在半固態(tài)金屬坯料的加熱、輸送過程中比較方便,而且可以實(shí)現(xiàn)自動化操作,因此觸變成形是當(dāng)前金屬半固態(tài)成形中的主要工藝方法。 本文以AZ91D鎂合金作為實(shí)驗(yàn)材料,研究了AZ91D鎂合金和經(jīng)SiC細(xì)化的AZ91D鎂合金不同尺寸錠料半固態(tài)等溫?zé)崽幚砗蟮慕M織變化;還研究了半固態(tài)觸變壓鑄工藝參數(shù)對AZ91D鎂合金和經(jīng)SiC細(xì)化AZ91D鎂合金組織和性能的影響。結(jié)果表明: AZ91D鎂合金錠料經(jīng)半固態(tài)等溫?zé)崽幚砗?其心部逐漸到邊緣的組織存在較大的差異,初生相顆粒尺寸由大逐漸減小,顆粒由塊狀趨于圓整并且分布均勻,液相也漸漸增多。隨著半固態(tài)等溫?zé)崽幚鞟Z91D鎂合金錠料尺寸增加,發(fā)現(xiàn)由錠料心部逐漸到邊緣的組織存在的差異將進(jìn)一步增加,未加SiC細(xì)化處理的AZ91D鎂合金半固態(tài)組織存在明顯的“尺寸效應(yīng)”。經(jīng)SiC細(xì)化后,AZ91D鎂合金坯料經(jīng)半固態(tài)等溫?zé)崽幚淼慕M織中的固相顆粒尺寸整體變得細(xì)小。邊緣和心部固相顆粒尺寸變得基本一致,球化圓整且分布均勻。從Φ15mm、Φ45mm、Φ70mm 3種不同直徑的坯料半固態(tài)等溫?zé)崽幚砗蠼M織觀察到心部逐漸到邊緣的組織存在的差異呈現(xiàn)增大的趨勢將被減小。 在自行設(shè)計(jì)的壓室安裝于液態(tài)壓鑄機(jī)器上,得出了適合半固態(tài)觸變壓鑄的一套工藝流程。分別變換壓射速度、保溫溫度、保溫時間進(jìn)行一系列的觸變壓鑄實(shí)驗(yàn),初步得到觸變壓鑄坯料的保溫溫度、保溫時間分別為590℃和130min時,能獲得良好的力學(xué)性能和組織。壓射速度在低速的時候較適合于半固態(tài)觸變壓鑄,高速壓射容易引入氣孔等鑄造缺陷。鑒于此,分析認(rèn)為是由于模具內(nèi)澆口太小,以及半固態(tài)初生固相顆粒平均尺寸大。因此,后期重新設(shè)計(jì)了適合于半固態(tài)壓鑄的模具,同時用SiC對AZ91D鎂合金進(jìn)行了變質(zhì)處理。然后變換壓射速度、保溫溫度、保溫時間進(jìn)行觸變壓鑄,得出AZ91D鎂合金觸變壓鑄成形的理想?yún)?shù)是保溫溫度590℃、保溫時間110min、壓鑄速度2m/s。此時壓鑄件的抗拉強(qiáng)度和硬度分別為182MPa和HV_(30)=67.87。初生相顆粒分布均勻,平均直徑為87um,固相率為58%。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG146.22
【圖文】：

在結(jié)晶凝固過程中形成半固態(tài)漿料。然后將半固態(tài)漿料制成料坯，經(jīng)過重新加熱至半固態(tài)溫度，形成半固態(tài)坯料再進(jìn)行成形加工，此即觸變成形。圖1.1表示了流變成形和觸變成形這兩種成形方法的成形路線。由圖中可以看出流變成形是由液態(tài)金屬在降溫到TL(液相線溫度)和TS(固相線溫度)之間的過程中經(jīng)由攪拌或者其他方法制備成半固態(tài)漿料，再經(jīng)各種成形方法成形成零件。觸變成形是將半固態(tài)坯料重新加熱到Ts與TL溫度區(qū)間再進(jìn)行成形。由于半固態(tài)金屬坯料的加熱、輸送很方便，而且可以實(shí)現(xiàn)自動化操作，所以半固態(tài)觸變成形是當(dāng)今金屬半固態(tài)成形中的主要商用工藝方法128一川。半固態(tài)金屬漿料觸變成形主要有以下幾種:觸變鑄造是將固體材料加熱成半固態(tài)之后放入容器內(nèi)，然后用活塞壓入模具凝固成產(chǎn)品的方法;觸變鍛造是將固體材料加熱到半固態(tài)之后放在鍛模中進(jìn)行以壓縮變形為主從而獲得產(chǎn)品的工藝方法;觸變擠壓是用加熱爐將預(yù)先制備好的坯料加熱到半固態(tài)，然后放入擠壓模腔，利用凸模施加壓力，通過凹�？跀D壓出所需要的產(chǎn)品的一種工藝方法;觸變軋制是在軋機(jī)的入口處設(shè)置加熱爐，在爐中將所需要的材料加熱到半固態(tài)，然后送入軋輥間進(jìn)行軋制成形的方法。

半固態(tài)觸變壓鑄AZ91D鎂合金組織與性能的研究異共晶體。離異共晶體p一AllZMgl:周圍的黑色組織是二次p一AllZMgl:相。從圖2.3(b)中可以看出此時白色樹枝晶細(xì)小，而且分布均勻。但是圖2.3(a)中樹枝晶卻很粗大。這是因?yàn)閳D2.3(a)點(diǎn)所取位置是直徑中15rn刀n坯料的邊緣位置，而圖2.3(b)所取則是中心位置。由凝固理論知道，當(dāng)金屬液體到入鑄模之后，結(jié)晶首先從模壁開始。溫度較低的模壁有強(qiáng)烈地吸熱和散熱作用，使得靠近模壁的一薄層液體產(chǎn)生極大地過冷。加上模壁可以作為非均勻形核的基底，因此在此一薄層液體中立即產(chǎn)生大量的晶核，并同時向各個方向生長。由于晶核數(shù)目多，故鄰近的晶核很快彼此相遇，不能繼續(xù)生長，這樣便在靠近模壁處形成一薄層很細(xì)的等軸晶粒區(qū)。在表層細(xì)晶區(qū)形成的同時

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