AZ80鎂合金擠壓鑄造工藝仿真與復(fù)合材料制備.pdf

1、本文首先用鑄造軟件對(duì)AZ80鎂合金進(jìn)行模擬，得出了工藝參數(shù)對(duì)合金性能及缺陷影響的變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究了工藝參數(shù)及Y對(duì)擠壓鑄造AZ80鎂合金組織及性能的影響，并加入Y用擠壓鑄造制備了高強(qiáng)韌SiCp/AZ80鎂基復(fù)合材料，重點(diǎn)討論了壓力對(duì)合金組織和性能的影響。得出如下主要結(jié)論:
　　(1)在模擬AZ80鎂合金鑄件凝固過(guò)程中，擠壓壓力對(duì)凝固的影響最大。工藝參數(shù)對(duì)鑄件性能的影響是各參數(shù)的綜合效應(yīng)，只有多種不同數(shù)值的參數(shù)組合優(yōu)化才能達(dá)到

2、良好的凝固效果。當(dāng)擠壓鑄造工藝參數(shù)(擠壓壓力100MPa，型溫2000C，澆注溫度700℃,保壓時(shí)間25s)時(shí)，擠壓鑄造AZ80合金試樣力學(xué)性能可穩(wěn)定地達(dá)到ab=271.6MPa,b=7.1％。當(dāng)澆注溫度小于700℃時(shí)，隨著澆注溫度升高，其抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度均增加;澆注溫度超過(guò)700℃時(shí)擠壓鑄造AZ80鎂合金力學(xué)性能隨著澆注溫度升高而下降。擠壓壓力對(duì)擠壓鑄造AZ80合金試樣性能有顯著影響，隨著擠壓壓力的增加，試樣的硬度、抗拉強(qiáng)度和伸

3、長(zhǎng)率一致地增加。隨著鑄型溫度的提高，抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率有所增加，而硬度卻顯著下降。當(dāng)鑄型溫度超過(guò)200℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度和硬度下降，而伸長(zhǎng)率仍增加。
　　(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)以及正交試驗(yàn)表的分析，得出了一組最佳的工藝參數(shù)，當(dāng)澆注溫度700℃，擠壓壓力100MPa，保壓時(shí)間15s時(shí)，實(shí)驗(yàn)的擠壓鑄造AZ80鎂合金力學(xué)性能可穩(wěn)定地達(dá)到最佳性能。此時(shí)，抗拉強(qiáng)度為271.4Mpa、伸長(zhǎng)率為7.4％、洛氏硬度為98. 2HRC,這與模擬的結(jié)果基本一致。運(yùn)

4、用形態(tài)學(xué)矩陣對(duì)AZ80鎂合金擠壓鑄造工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，擠壓壓力是影響極限拉伸強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率和硬度的最大因素。通過(guò)優(yōu)化得到最佳的工藝參數(shù):擠壓壓力為100Mpa，模具預(yù)熱溫度為200℃，保壓時(shí)間為30S。
　　(3) Y的加入使擠壓鑄造AZ80鎂合金固/液界面前沿的成分過(guò)冷增大，使鑄態(tài)組織得到細(xì)化，β-Mg17Al12相由網(wǎng)狀分布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布，從而提高了鑄件的力學(xué)性能;加Y提高AZ80鎂合金力學(xué)性能的主要原因是Y的固溶強(qiáng)化作用以及Al

5、-Y相的彌散強(qiáng)化作用，而且Y與Al的結(jié)合減少了形成熱穩(wěn)定性較低的Mg17Al12相的數(shù)量。這些主要彌散分布的Al2Y顆粒相比AZ80合金晶界上Mg17Al12的熱穩(wěn)定性高得多，在高溫條件下能對(duì)相鄰晶粒的移動(dòng)起到釘扎作用,有效阻礙了高溫下晶界和位錯(cuò)的移動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,Y添加量為3％左右時(shí)合金的綜合性能最佳。
　　(4)與基體相比,SiCp/AZ80擠壓鑄造鎂基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、硬度和塑性都有很大程度的提高,加入了SiC顆

6、粒后細(xì)化了SiCp/AZ80鎂基復(fù)合材料晶粒。擠壓鑄造工藝對(duì)鎂基復(fù)合材料的內(nèi)部組織晶粒有細(xì)化的效果,并且可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)擠壓鑄造后很多SiC顆粒被基體合金晶粒包裹在里面,從而提高了SiCp/AZ80鎂基復(fù)合材料的綜合性能,使得SiCp/AZ80鎂基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、硬度以及塑性都有很大程度的提高。擠壓鑄造工藝是制備SiCp/AZ80鎂基復(fù)合材料的較好的工藝之一。
　　(5)把稀土Y和SiC同時(shí)加入AZ80鎂合金擠壓鑄造確實(shí)可以顯著提