本文關(guān)鍵詞：振動壓力下鋁（鎂）合金消失模鑄造組織性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

機(jī)械振動對消失模殼型鑄造鎂合金組織性能影響

聽了劉雅政教授這節(jié)關(guān)于材料成形過程中組織性能控制尤其是特鋼產(chǎn)品質(zhì)量控制之后，我了解到要想使產(chǎn)品質(zhì)量有所改變我們可以通過適合的加工方法來進(jìn)行控制。

大家應(yīng)知道，當(dāng)前大多數(shù)鑄造工藝在生產(chǎn)較大尺寸復(fù)雜薄壁鎂合金精密鑄件時常常遇到成形困難、鑄造缺陷多、品質(zhì)低等問題。雖然目前的新技術(shù)消失模殼型鑄造技術(shù)綜合了泡沫模的低成本、收縮小、較大尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，陶瓷型殼的高精度等特點，但是消失模殼型鑄造獲得鎂合金鑄件微觀組織粗大，致使鑄件性能偏低。那樣我們該如何來改變其組織性能呢?我們肯定會想到通過振動來改變性能，振動又分為機(jī)械振動、氣動振動、電磁振動和超聲波振動等。這里我們來看看機(jī)械振動是如何改變組織，從而提高性能的？

我們可知消失模殼型鑄造AZ91D鎂合金的凝固組織主要由初生α-Mg相和第二相β-Mg17Al12組成。在未施加振動時，隨著鑄件壁厚的增大，初生α-Mg相的

晶粒尺寸不斷增大，其形貌由細(xì)小枝晶逐漸演變?yōu)榇执蟮臉渲�，并且第二相顆粒尺寸也不斷增大，迅速由細(xì)小點狀分布形態(tài)發(fā)展成粗大的塊狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布形態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鑄件壁厚為10mm時，晶粒平均直徑僅為227.13μm，而鑄件壁厚為40mm時，晶粒平均直徑達(dá)到333.35μm，其相比前者，晶粒平均直徑增加了47%。同時，鎂合金力學(xué)性能逐漸降低。當(dāng)鑄件壁厚為10mm時，AZ91D鎂合金的性能最高，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和布氏硬度分別達(dá)到129.5MPa、114.7 MPa、7.1%和58.6HBW。其相比鑄件壁厚40mm，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和布氏硬度分別提高了45.3%、31.1%、20.3%和46.5%。另外，隨著鑄件壁厚的增大，鑄件的致密度降低，拉伸試樣的斷口由準(zhǔn)解理為主+局部韌性的復(fù)合斷裂方式向完全脆性解理斷裂方式轉(zhuǎn)變。

研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過機(jī)械振動后，相同鑄件壁厚條件下的AZ91D鎂合金鑄件凝固組織得到明顯細(xì)化，鑄件致密度得到提高，且力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度等）均得到不同程度提高；機(jī)械振動后，隨著鑄件壁厚的增加，鑄件的細(xì)化率、力學(xué)性能的提高幅度均顯著增大。其中當(dāng)壁厚為40mm時，經(jīng)過機(jī)械振動后，鑄件晶粒的平均直徑為151.34um，相比未振前細(xì)化率達(dá)到55%；鑄件抗拉強(qiáng)度相比未振前提高了53.2%，屈服強(qiáng)度提高了26.5%，延伸率提高了25.4%，

布氏硬度提高了33.5%。另外，經(jīng)過機(jī)械振動以后，拉伸試樣的斷口由未振動前的完全脆性解理斷裂方式向韌性斷裂方式轉(zhuǎn)變。

機(jī)械振動細(xì)化消失模殼型鑄造AZ91D鎂合金凝固組織的機(jī)理主要就是：首先，它提高了金屬的熔點溫度，即提高了液相線平均溫度，從而提高了過冷度，造成自發(fā)核心數(shù)目的增多，使晶粒細(xì)化；其次，機(jī)械振動引起金屬液強(qiáng)迫流動，當(dāng)溫度較高的液體流過枝晶，由于枝晶的各處熔點不同，使熔點比較低的枝晶根部發(fā)生溶解，造成枝晶熔斷，形成大量仔晶作為新晶粒的晶核，發(fā)生晶粒增值；再之，機(jī)械振動造成液體紊流，發(fā)生相對位移，由于液體存在著粘性，在液體各部分存在運(yùn)動速度差異，這種粘性剪切使枝晶臂折斷、破碎、增值，，從而形成許多細(xì)小晶粒；還有機(jī)械振動產(chǎn)生“結(jié)晶雨”，使游離細(xì)小晶核多，有效異質(zhì)襯底多，從而細(xì)化晶粒。在以上綜合作用下，機(jī)械振動大大細(xì)化了消失模殼型鑄造AZ91D鎂合金凝固組織，從而解決我們的消失模殼型鑄造獲得的鎂合金鑄件微觀組織粗大，造成鑄件性能偏低的問題。

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