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适用于半固态成形的新型镁合金
时代出书网/chushu.cc    

出版社:西安交通大学出版社

ISBN:978-7-5605-9425-5

定价:35.00 元

版次:2017 年 2 月第 1 版

丛书名:适用于半固态成形的新型镁合金

作者:黄晓锋

       镁合金的密度小,是铝合金的 2/3,钢的 1/4,具有高的比强度和比刚度,镁储量丰富,约占地壳组成的 2.7%,在金属元素中仅次于铝和铁,位居第三。随着人们对节能降耗、改善环境以及对产品性能的要求日益苛刻,镁合金在以减重为重要技术指标的汽车、航空航天、电子产品、体育用品和手持工具等领域具有广阔的应用前景,是未来的重要战略资源。

       当前,近 90% 的镁合金零件采用传统的压铸方法生产,所得产品力学性能低,不能满足很多场合的使用要求,严重限制了镁合金的应用范围。主要原因是:现有的牌号镁合金自身力学性能低,与应用最广的另一轻金属——铝合金相比,存在很大差距;在压铸生产中,镁合金液常以高速紊流和弥散状态充填型腔,致使铸件中形成许多弥散分布的微气孔,极易在热处理过程
中产生变形或表面鼓泡,无法充分利用热处理强化提高力学性能。

       半固态成形技术是 20 世纪 70 年代开发出的一种新型成形技术,它使用含有一半左右非枝晶近球状固相颗粒的浆料,利用压铸、模锻、轧制或挤压等方法成形。因成形时约有一半左右的固相颗粒存在,成形温度低、凝固收缩小且非枝晶颗粒形状为近球形,凝固时的补缩通道畅通,可大幅度减少缩松;另外,因半固态金属浆料的粘度较全液态的粘度要高两个数量级,在充型时趋于层流方式平稳充填,可显著减少半固态压铸成形产品中的含气量。所以,半固态压铸成形后的铸件可采用热处理强化的方式进一步提高其力学性能。

       当前,用于镁合金半固态成形研究的合金主要为 AZ91D、AM60B、AM50 及 AZ31 等铸造或变形镁合金,使用最多的为 AZ91D 镁合金。一方面,这些合金不能完全满足半固态成形工艺可控性的要求(即不完全满足半固态成形工艺可控性准则)。例如:作者使用 AM60 B 镁合金进行的半固态研究,发现:当固相率从 30% 变动到 50% 时,温度变化范围仅为 11.2℃;在
固相率为 40% 时,其温度敏感性 df s /dT =0.018,说明很小的温度波动将引起固相率的显著变化,在实际生产中难以控制。当 AZ91D 镁合金的固相率从 9% 变动到 31% 时,温度变化范围仅为 12℃。另一方面,材料自身的热处理强化效果差,在半固态成形热处理强化机理的研究中,由于热处理前后力学性能变化不明显,因而对固相率、非枝晶颗粒形状系数、平均颗粒直径及析出相等因素对力学性能贡献度的评价较难进行。例如:虽然 AZ91D 镁合金的半固态组织符合半固态成形的要求,但半固态流变压铸成形后,即使经过 T6 热处理,抗拉强度也仅为 255MPa,热处理前后抗拉强度的提高比例为 3%,无法充分发挥可以在半固态压铸成形后继续进行热处理强化的优势。

       因此,若要进行半固态压铸成形后的热处理研究,必须要寻找一种既满足半固态成形对工艺及组织的要求,又具有较强热处理强化能力的合金。在此背景下特别需要一部介绍和反映适用于半固态压铸成形的新型镁合金研究方面的专著,《适用于半固态成形的新型镁合金》就是为了满足上述需求而撰写。

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