汽車輕量化是汽車工業(yè)領域的重要發(fā)展路徑之一。稀土鎂合金憑借其優(yōu)越的性能,已經(jīng)成為汽車輕量化發(fā)展過程中重點研究對象并逐步開始應用于生產(chǎn)實踐中。轉(zhuǎn)向節(jié)是最為關鍵的汽車結(jié)構(gòu)部件之一,目前還沒有相關研究使用鎂合金作為轉(zhuǎn)向節(jié)材料,因此有必要對其展開研究。本文以鎂合金汽車轉(zhuǎn)向節(jié)為研究對象,系統(tǒng)地研究了材料篩選、低壓鑄造工藝優(yōu)化、熱處理工藝優(yōu)化和轉(zhuǎn)向節(jié)的性能。目的是實現(xiàn)MgGd-Y-Zr合金在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)上的應用。同時希望能夠以此次全面系統(tǒng)的研究過程為后續(xù)的鎂合金應用提供理論和實踐指導。首先梳理當前應用于汽車行業(yè)的商用鋁合金性能,并與常見的商業(yè)鎂合金體系對比,發(fā)現(xiàn)GW系、GN系和WE系的稀土鎂合金在力學性能方面相較于AZ系、AM系、AS系等普通非稀土系鎂合金具有明顯的優(yōu)勢。GW63K鎂合金在T6態(tài)具有198MPa的屈服強度和7.1%的延伸率,滿足汽車轉(zhuǎn)向節(jié)對材料性能的要求。采用AnyCasting軟件模擬研究低壓鑄造的工藝。得到最理想的工藝組合為:添加冷鐵實現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)局部區(qū)域的性能強化;1.1倍大氣壓的峰值壓力實現(xiàn)平穩(wěn)、快速充型;745℃的澆鑄溫度使鑄件具有理想的凝固順序和凝固速率。并預測了鑄件不同部位... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

汽車轉(zhuǎn)向節(jié)[9]

上海交通大學碩士學位論文5到了103千克，占比整車質(zhì)量接近5%[22]。在我國，鎂合金在汽車上的使用相對較為滯后，最早可以追溯到1980年代末，大眾集團在國內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納車型中首次使用了鎂合金�，F(xiàn)如今，我國眾多的國產(chǎn)汽車品牌，例如比亞迪、奇瑞、東風、長安，宇通等，均已經(jīng)開始在汽車上大范圍使用鎂合金，且都擁有各自獨立的鎂合金零部件的研發(fā)機構(gòu)，從而使得我國汽車行業(yè)鎂合金使用率處于逐年穩(wěn)定升高的狀態(tài)。根據(jù)行業(yè)內(nèi)資深工程人員的預測，中國汽車用鎂合金的消費量將以年均25%的速度保持快速的增長，在2020年這一數(shù)字將有望突破20萬噸[23]。對比鎂合金與鋁合金的各方面特點。鎂的密度非常低，僅為鋁的約2/3，圖1-2展示的是鎂合金在汽車輕量化中實現(xiàn)替代后能夠達到的減重效果。同時由于其非常豐富的儲量，開采壽命是鋁的4倍以上。但是鎂合金由于其過于活潑的特性，導致其在熔煉成本方面與鋁相比具有劣勢，并且在耐氧化性方面也略有不足，因此發(fā)展處于相對滯后的狀態(tài)。隨著如今鎂合金的價格在技術(shù)成熟的過程中逐步降低，在向鋁合金慢慢實現(xiàn)靠攏，其在汽車輕量化中的應用不斷迎來新的機遇。圖1-2鎂合金在汽車輕量化中的替代效果[24]Fig.1-2Effectofmagnesiumonautomotivelightweight根據(jù)汽車各部分零部件對于性能的要求，除了發(fā)動機本體之外的大多數(shù)零部件均可以實現(xiàn)使用鎂合金材料的替代，共計有60多種[25]。這些零部件大致可以歸為四類。（1）內(nèi)飾件：包括座椅架內(nèi)飾罩板、儀表盤、風扇架、格柵、方向盤、涼柵安裝導軌等；（2）車身部件：包括車把手、鎂板件、防撞梁、擋泥板支架、車門

上海交通大學碩士學位論文8學公司的Leonis就“mischmetal”展開了研究，具體分析了“mischmetal”中含有的四種主要稀土成分，定量地分析了它們分別對于鎂合金強度的影響。Leonis的研究結(jié)果結(jié)果表明，四種元素中Nd的作用是最為明顯，其能有效提高鎂合金的高溫強度，并且效果遠遠超過其余三種元素La，Ce和Pr。Leonis研究的重大意義在于：其證明了稀土元素雖然具有相似的化學性質(zhì)，但是當具體到其被添加到鎂合金中會產(chǎn)生的性能變化，變化的效果大小都是不同的，追本溯源其背后存在著不同的強化作用機制，這值得后來的研究者開展更為深入的研究[37,38]。Leonis的這項研究成果在稀土鎂合金的發(fā)展歷史中具有里程碑式的意義，它首先直接確定了Nd在鎂合金稀土添加元素中優(yōu)勢的地位，衍生出一系列具有優(yōu)秀性能的商用鎂合金，其次為稀土鎂合金后續(xù)的強化機制研究打開了全新的大門。稀土鎂合金下一個重大的進展發(fā)生在二十世紀六十年代，London等人發(fā)現(xiàn)了Y元素對于各類金屬具有優(yōu)秀的強化效果，其作用較之于之前發(fā)現(xiàn)的Nd更為顯著[39,40]。這項研究直接推動了Mg-Y系稀土鎂合金的迅速發(fā)展，在此基礎上，后來的研究者NieJ.F[41]和AntionC[42]等人開發(fā)出含Nd，Y的成熟商用鎂合金WE系列。圖1-3Mg-RE合金中富Mg共晶體的坐標及RE在鎂中的最大固溶度[43]Fig.1-3CoordinateofrichinMgeutecticinMg2REalloyandlimitedsolubilityofREinmagnesium在1970年之后，Rokhlin等人進一步在稀土鎂合金的研究中進行了相當基儲全面、系統(tǒng)的工作[5]。Rokhlin等人的研究覆蓋了幾乎所有的稀土富鎂二元合金和部分重要的稀土富鎂三元合金，研究內(nèi)容包含力學性能、腐蝕性能、熱處理影響等各個方面。他們發(fā)現(xiàn)部分重稀土元素（例如Gd、Tm、Dy）在鎂基體中的具有

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2935852