镁合金熔模铸造成型工艺与组织性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文镁合金熔模铸造成型工艺与组织性能研究摘要镁合金熔模铸造由于存在一些未能有效解决的技术难题，如镁合金的氧化燃烧、金属-铸型的界面反应等，大大限制了镁合金熔模铸件的广泛应用。本文尝试在熔模陶瓷型壳中添加不同阻燃剂，研究它们对镁合金熔模铸造的防氧阻燃效果，并观察了不同工艺条件对铸件组织性能的影响，以此寻求镁合金复杂薄壁结构件的成型工艺，获得一套有效的镁合金熔模铸造技术。通过在型壳中添加碳粉、硫铁矿粉、硼酸阻燃剂的铸造研究发现：阻燃熔模陶瓷型壳浇注出的AZ91D镁合金铸件表面比较光洁，无明显的浮凸产

2、物，铸件颜色呈银白色金属光泽。前两种阻燃剂主要通过浇注时产生的CO2、SO2气体与镁液反应分别生成致密的MgO+C、2MgO+MgS保护膜起到防氧阻燃的作用；而硼酸则是通过硼酐在高温下溶解MgO形成3MgO·B2O3釉质膜发挥作用。通过改变模壳温度、铸件壁厚条件浇注出AZ91D阶梯形熔模铸件的结果得出：铸型冷却条件对熔模铸件的显微组织和力学性能产生显著影响。当铸件的壁厚较薄时，铸型的激冷作用使得镁液迅速冷却凝固，此时铸态组织细小均匀，相应的力学性能越高；当壁厚增大时，镁液内部热量来不及从型壳中传递出去，致使第二相组

3、织迅速长大并连成条状甚至网状结构，最终导致力学性能下降。通过对镁合金薄壁复杂结构件的熔模铸造成型和组织性能研究得出：重力浇注的镁合金复杂结构件容易出现充不满、缩陷、冷隔、卷气、热裂等缺陷，而低压浇注则有效地消除了这些缺陷，并得到表面光洁、尺寸精确、复型效果良好的铸件。镁合金铸件经过固溶时效处理后，铸态组织中的第二相先固溶到基体中而后又弥散析出，起到了合金强化的作用，提高了铸件的力学性能。此外，与复杂结构件本体取样相比，镁合金熔模单铸试样在不同状态下的组织性能与复杂结构件的变化规律基本相似，故其性能可作为同炉次浇注成

4、型零件的有效参考。I上海交通大学硕士学位论文综上所述，采用镁合金熔模铸造成型薄壁复杂结构件时，应采取硼酸作阻燃剂涂灌型壳、低压浇注辅助充型、固溶时效热处理等工艺措施，从而获得结构完整、组织细小、性能优异的熔模铸件。关键词：镁合金，熔模铸造，界面反应，阻燃剂，成型工艺，组织性能II上海交通大学硕士学位论文STUDYONPROCESS,MICROSTRUCTURESANDPROPERTIESOFMAGNESIUM-ALLOYINVESTMENTCASTINGSABSTRACTInvestmentcastinghasbe

5、enrestrictedtoapplyinthefieldofmagnesiumalloys,becausethekeyproblemshavenotbeensettled,suchastheoxidationandignitionphenomenaandmetal-moldinterfacereactionduringmagnesiumalloysbeingmeltingandcasting.Inthispaper,theoxidation-andignition-proofedeffectsofdifferen

6、tagentsonmagnesium-alloyinvestmentcastingswereinvestigated.Andtheinfluencesofvariousconditionsonthemicrostructuresandpropertiesofinvestmentcastingswerealsostudied.Finally,aneffectiveformingtechnologyofthecomplexthin-walledcomponentswereexplored.gooItwasfoundth

7、atthesurfaceofAZ91Dinvestmentcastingswassmoothandsilvery-whiteaftertheadditionsofcarbonorpyriteorboracicacidintotheinvestmentceramicshells.TheeffectsofcarbonandpyriteflameretardantswereattributabletothecompactprotectivecoatingsofMgO+Cand2MgO+MgS,whichformeddur

8、ingthereactionsbetweenmagnesiummeltsandCO2orSO2gas.Theboracicacidtransformedintoboride,whichcoulddissolvedmagnesiaandform3MgO·B2O3enamelfilm,andprotectedthecastingsurfaceattheeleva