轮毂用高强高韧镁合金及其成形技术研究

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1、摘要镁合金具有密度小、比强度高和刚度高、阻尼性能好以及电磁屏蔽等优点，近年来成为汽车和电子行业的重要轻质材料。随着汽车轻量化的要求，越来越多的汽车零部件采用镁合金制造来减轻汽车自重，其中汽车轮毂对于汽车减重具有尤其重要的意义和效果，但轮毂的使用条件决定其必须同时具有较高的强度和韧性，目前的镁合金材料还迭不到这方面的要求。AM60及AZ91镁合金是工业应用最为广泛的镁合金。AZ91的强度较高，基本可以满足汽车轮毂的强度要求，但韧性不足：AM60韧性较好，但强度有待进一步提高。因此提高镁合金的强韧性是扩大镁合金在汽车上的应用范围的一个重要方向，以便开发镁合金汽车轮毂这类同时要求高强高

2、韧性需耐冲击和抗疲劳的零部件。本文以AM60B及AZ91D合金为基，富ce混合稀土为合金化元素，配制了不同成分的十余种舍金。在全面测试了它们的流动性、室温力学性能以及布氏硬度的同时，应用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、带能谱分析(EDAX)的扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等分析和测试手段，较系统和深入地研究了稀土和热处理工台对AM60B和AZ91D合金组织及力学性能的影响及其作用机理。研究表明，RE加入Mg．AI基合佥中后，优先与Al结合，生成杆状的AIIIRE3相，其次，RE与合金中的Al和Mn元素生成颗粒状三元

3、相AIIoREzMn7相，而对不含RE的AM60B及AZ91D合金则会生成A12Mn等相。RE的加入对基体起到第二相强化的作用，由于AM60舍金本身7(Mgl7A112)相含量较少，因此这种强化作用很明显；而AZ91合金中Y相原已较为丰富，增加稀土相后，众多的网状或杆状相有割裂基体的倾向，削弱了强化效果，只有在RE舍较低时对合金起到强化效果，当RE含量较高时甚至降低了合金的强度。固溶热处理的作用对这两种合金的影响不尽相同。由于AZ91合金中A1含量高，其固溶强化的效果也强；AM60合金中AI含量较少，所以固溶强化的效果没有AZ91合金那样显著。时效热处理对这两种舍金的影响也有所不

4、同，在AM60合金中，时效在晶界和晶粒中以连续沉淀机制弥散析出细小二次相7相为主：而在AZ91合金中Y相以两种机制析出：以非连续沉淀机制析出的Y相呈层片状由晶界向晶粒内生长；以连续沉淀机制析出的Y相在晶粒内部呈细小颗粒弥散析出。同时，固溶和时效这两种热处理对稀土相的形态改变不是很明显。总体来讲，热处理和一定范围内(≤1．6％)的RE加入量对AM60B及AZ91D合金的力学性能有较大的提高，包括拉伸强度、屈服强度以及伸长率：其中s4合金在铸态或T4态下的吼达到221，5Mpa，G。．2可达85Mpa，延伸率6为10～13％，HB硬度超过70；SS2合金在T6态下的ab达到241．5

5、Mpa，咖2可迭130Mpa，延伸率6为6％左右，HB硬度超过75。镁合金的断裂总体上属于脆性断裂，从断口来看，其具有典型的准解理特征。AM60合金的塑·}生较高，所以其有一定的韧性断裂特征，呈带有一定韧窝的准解理断裂方式。AZ91合金铸态时的断口形貌沿晶断裂特征比较明显；热处理后，解理小刻面和面上的河流花样增多，准解理断裂特征更明显，塑性提高。RE的加入改变了二次解理台阶的形成过程。本文还在合金材料开发和研究的基础上，采用初步研制成功的新型高强高韧镁合金进行了镁合金轮毂样品的试制和铸造工艺研究。根据材料特性，通过结构力学分析和铸造工艺计算机模拟简化了了镁合金轮毂重力铸造工艺方案

6、的设计和修正，成功地试制出了合格的镁合金轮毂，并进行了轮毂台架试验。关键词：稀土，热处理，镁合金，显微组织，力学性能，连续沉淀，非连续沉淀轮毂，台架试验AbstractMagnesiumalloyhavetheadvantagesoflight—weight，highstrength／weightratio，highstiffness／weightratio，highdampingpropertyandelectromagnetismshieldingpropertyandSOon，SOrecentlyithasactedanimportantroleinautomobilean

7、delectricindustryasaweightreducingmaterial．Followingwiththelight—weightofautomobiles，moreandmoreautomobiles’componentsaremadefrommagnesiumalloys，wherethewheelshaveaspecialmagnificenceandeffectfortheweight-saveofautomobiles．Butwheelsshouldhave