本文選題：Mg-Zn-Al-Ca + 擠壓鑄造��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前,工業(yè)上應(yīng)用較多的鎂合金主要是Mg-Al和Mg-RE系合金。Mg-Al系鎂合金成本較低,同時具有良好的室溫性能,但其組織中含有低熔點共晶相Mg17Al12,因此耐熱性能較差。Mg-RE系鎂合金由于高強耐熱,在航空、航天等國防領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用,但其成本高昂,很難在汽車、電子等民用領(lǐng)域大規(guī)模推廣。Mg-Zn-Al系合金是上世紀70年代開發(fā)的一種新型鎂合金,其高溫性能優(yōu)于Mg-Al系合金,成本又遠低于Mg-RE系合金,是極具潛力的低成本耐熱鎂合金。但是,該系合金鑄造成形過程中熱裂傾向嚴重,極大限制了其工業(yè)應(yīng)用。液態(tài)擠壓鑄造、半固態(tài)流變擠壓鑄造既能細化合金組織,提高力學(xué)性能,又可以顯著降低合金熱裂傾向,其在Mg-Zn-Al系合金中的應(yīng)用,可以極大推動這種低成本耐熱鎂合金的發(fā)展。本文以自主開發(fā)的Mg-12Zn-4Al-0.5Ca(ZAX12405)合金為研究對象,采用液態(tài)擠壓鑄造和半固態(tài)流變擠壓鑄造兩種方法對該合金進行成形。首先,系統(tǒng)研究了液態(tài)擠壓鑄造工藝參數(shù)對ZAX12405合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn):增加壓力會帶來合金組織致密度的顯著提升以及一定程度上的晶粒細化;澆注溫度的降低使合金微觀組織得到細化,但同時合金的流動性也會下降,進而導(dǎo)致凝固組織中的縮孔率增加、致密度下降;在合金凝固結(jié)束前延長保壓時間對提升組織致密度、實現(xiàn)晶粒細化均有利,一旦凝固結(jié)束,繼續(xù)延長保壓時間無明顯作用。在此基礎(chǔ)上,獲得了優(yōu)化的液態(tài)擠壓鑄造工藝參數(shù):壓力120MPa,澆注溫度650°C,保壓時間30s。該工藝下合金的室溫抗拉強度、屈服強度和延伸率分別達到211MPa、113MPa和5.2%,相比于重力鑄造ZAX12405合金,其室溫抗拉強度和延伸率分別提升了40%和300%。其次,通過氣體攪拌法制備出高質(zhì)量的ZAX12405合金半固態(tài)漿料,得到了優(yōu)化的制漿工藝參數(shù)(澆注溫度為580°C,吹氣流量為8L/min),并揭示了ZAX12405合金制漿過程中非枝晶組織的形成機制。最后,對氣體攪拌法制備的ZAX12405合金漿料進行了流變擠壓鑄造成形。同時,對比分析了重力鑄造、液態(tài)擠壓鑄造和流變擠壓鑄造ZAX12405合金的室溫、高溫力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn):相比于液態(tài)擠壓鑄造,半固態(tài)流變擠壓鑄造ZAX12405合金的室溫和高溫力學(xué)性能都有進一步提高,室溫抗拉強度、屈服強度和延伸率分別達到223MPa、113MPa和7.2%,200°C時抗拉強度和延伸率達到134MPa和38.1%。相較于其他兩種成形方式,半固態(tài)流變成形合金力學(xué)性能提升的主要原因是:α-Mg晶粒細化和圓整化,以及第二相組織細化與分布彌散化。
[Abstract]:At present, Mg-Al and Mg-RE series magnesium alloys have low cost and good room temperature properties. But its microstructure contains low melting point eutectic phase Mg17Al12, so the heat resistance of mg RE magnesium alloy is poor, because of its high strength and heat resistance, it has been used in aviation, aerospace and other national defense fields, but its cost is too high to be used in automobiles. Mg-Zn-Al alloy is a new type of magnesium alloy developed in 1970s. Its high temperature property is better than that of Mg-Al alloy, and the cost is much lower than that of Mg-RE alloy. It is a potential low cost heat-resistant magnesium alloy. However, the hot cracking tendency of the alloy during casting is very serious, which greatly limits its industrial application. Liquid squeeze casting and semi-solid rheological squeeze casting can not only refine the microstructure of the alloy, improve the mechanical properties, but also significantly reduce the hot cracking tendency of the alloy. Its application in Mg-Zn-Al alloy can greatly promote the development of this kind of low cost heat-resistant magnesium alloy. In this paper, the Mg-12Zn-4Al-0.5Ca (ZAX12405) alloy, which was developed by ourselves, was formed by liquid squeeze casting and semi-solid rheological squeeze casting. Firstly, the effect of the process parameters of liquid squeeze casting on the microstructure and mechanical properties of ZAX12405 alloy was systematically studied. With the decrease of pouring temperature, the microstructure of the alloy will be refined, but at the same time, the fluidity of the alloy will also decrease, which will lead to the increase of shrinkage porosity and the decrease of density in solidified microstructure. Prolonging the holding time before solidification is beneficial to increase the density of microstructure and realize grain refinement, but once solidification is over, it has no obvious effect on prolonging the holding time. On this basis, the optimized technological parameters of liquid squeeze casting are obtained: pressure 120 MPA, pouring temperature 650 擄C, holding pressure time 30 s. The tensile strength, yield strength and elongation of the alloy at room temperature are up to 211 MPA and 5.2 MPA, respectively. Compared with the gravity cast ZAX12405 alloy, the tensile strength and elongation at room temperature are increased by 40% and 300%, respectively. Secondly, the high quality ZAX12405 alloy semi-solid slurry was prepared by gas stirring method, and the optimized pulping process parameters (pouring temperature 580 擄C, blowing flow rate 8 L / min) were obtained, and the formation mechanism of non-dendritic structure in ZAX12405 alloy pulping process was revealed. Finally, the Zax 12405 alloy slurry prepared by gas stirring method was formed by rheological squeeze casting. At the same time, the mechanical properties of ZAX12405 alloy in gravity casting, liquid squeeze casting and rheological squeeze casting at room temperature and high temperature were compared and analyzed. It is found that compared with liquid squeeze casting, the mechanical properties of ZAX12405 alloy in semi-solid rheological squeeze casting have been further improved at room temperature and high temperature, and the tensile strength at room temperature has been improved. When the yield strength and elongation reached 223 MPA and 7.2 擄C, respectively, the tensile strength and elongation reached 134 MPA and 38.1 MPA, respectively. Compared with the other two kinds of forming methods, the main reasons for the improvement of mechanical properties of the semi-solid rheological alloy are: 偽 -Mg grain refinement and rounding, and the second phase microstructure refinement and distribution dispersion.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG249.2;TG146.22

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