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离心铸造Mg-Zn-Y-Zr合金的显微组织与力学性能
作者:近在远方 时间:2016-09-08 09:10:07 热度:364

镁合金是实际应用中密度最小的金属结构材料,具有高比强度、优良的切削加工性能和减振阻尼性等一系列优点,在汽车、航空航天领域应用越来越广泛。Mg-Zn-Y合金是在Mg-Zn系合金的基础上添加少量稀土元素Y而发展形成的一种新型镁合金,该合金组成相变化复杂,至今人们仍未充分了解在各种制备条件下,该合金系的显微组织、相组成和力学性能的关系。目前,90%左右的商用镁合金零部件都是压铸件,金属型离心铸造可提供较快的凝固速度,显著细化合金的凝固组织,使成分均匀化、增大固溶度或形成新的亚稳定相,大幅度提高镁合金的力学性能、加工性和耐蚀性。本文研究了金属型离心铸造和重力铸造Mg-6%Zn-1%Y-0.5%Zr(ZW61,wt%)合金的凝固组织和力学性能,为了解该合金系显微组织、相组成及其对力学性能的影响提供参考。

试验所选合金的名义成分为Mg-6%Zn-1%-0.5%Zr(wt%)。将纯Mg(99.9%)用低碳钢坩埚在井式电阻炉中熔化,然后依次加入纯Zn(99.9%)、纯Y(99.9%)和Mg-30%Zr(wt%)中间合金。熔体经过精炼和保温后,浇注到铸型当中。铸型为45号钢金属型,内腔尺寸为Φ300mm×300mm。离心机为J556型立式离心铸造机,调速电机功率15KW,电机转速0~1500r.p.m。常规金属型浇注完毕,静置后冷却至室温,得到普通凝固的金属型铸件。取样分析后,化学成分分别为(质量百分比,%):5.74Zn,1.07Y,0.41Zr,余量为Mg。

离心铸造ZW61合金铸件的晶粒较金属型重力铸造铸件明显得到细化;第二相的面积分数较金属型铸件的要小;共晶转变L→α-Mg+W和共析转变L+W→α-Mg+I被抑制,I、W相减少,形成以过饱和初生相α-Mg为主的凝固组织。与金属型铸件相比,离心铸造ZW61合金铸件拉伸屈服强度从约90MPa提高到约124MPa,提高了约37.8%;抗拉强度(σb)从约168MPa提高到约220MPa,提高了近31%;伸长率从6.2%提高到10.4%。断口出现少许韧窝,纤细裂纹减少,显示塑性得到了明显改善。(榕霖)




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