高强耐热镁合金舱体铸造技术.pdf

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1、制造技术研究2015年2月第1期高强耐热镁合金舱体铸造技术1111111122肖旅邹文兵刘颖卓何凯李中权秦守益迟秀梅崔恩强彭立明王迎新（1.上海航天精密机械研究所，上海201600；2.上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心，上海200240）摘要：针对航天飞行器结构件轻量化、高比强度、耐高温以及高效成形等要求，开展了典型结构件的铸造技术研究。数值模拟结果和工艺试验表明，差压铸造结合缝隙式浇注系统可满足铸件的充型平稳和补缩要求，但容易在退让性差的部位产生裂纹。通过修改浇注系统、提高铸型退让性，实现了舱体的铸造成形，通过无损检测，舱体达到了I类铸件的要求。关

2、键词：高强耐热；镁合金；铸造；缺陷控制CastingTechnologyofHighStrengthandHeat-resistantMagnesiumAlloy11111XiaoLvZouWenbingLiuYingzhuoHeKaiLiZhongquan11122QinShouyiChiXiumeiCuiEnqiangPengLimingWangYingxin(1.ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute,Shanghai201600；2.LightAlloyNetFormingNationalEngin

3、eeringResearchCenter,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240)Abstract：Aimedatlightweight,highstrength,thermalresistance,andhigh-efficiencyformingofspacecraftstructure,castingtechnologyofhigh-strengthandheat-resistantmagnesiumalloycabinwasinvestigated.Numericalsimulationresultsandp

4、rocesstestsshowedthatdifferentia-pressurecastingandgap-pouringsystemcouldmeetthesmoothfillingandshrinkage-feedingrequirements,buttendedtocrackattheareaswherethemold’sdeformabilitywaslow.Bymodifyingthepouringsystemandimprovingthemold’sdeformability,thecabinwassuccessfullyformed.Accor

5、dingtothenon-destructivetesting,thecastofcabinfulfilledthestandardsofClassIcast.Keywords：highstrengthandheatresistance；magnesiumalloy；casting；defectcontrol1引言形等方向发展。Mg-Gd-Y-Zr系镁合金是近年来发展的新型高强轻量化是航空航天、军事工业永远追求的目标，度耐热镁合金系列之一，GW103K合金是其中的典型减轻重量意味着机动灵活性更强，增强作战人员的战代表，其室温力学性能达到了ZL201的水平，密度

6、却[1]场生存能力。飞行器结构件的服役环境更加恶劣，不仅为其2/3，且具有优异的高温力学性能。由于仅要求构件材料质量轻，还要求其具有较高的综合力Mg-Gd-Y-Zr合金含有较多的Gd、Y等稀土元素，热学性能，包括高强度、耐热等。变形抗力大，工艺窗口窄，成本高，研制周期长，因镁合金密度约为铝合金的2/3，不到钛合金的一此，铸造成形更适合Mg-Gd-Y-Zr高强耐热镁合金结半，轻量化优势明显，然而，目前镁合金的应用并不构件的研制。是十分广泛，主要原因在于：a.绝对强度偏低，尤其以某型号电子舱为研究对象，材料选择高强耐热是高温力学性能较差；b.化学活性高，使其熔炼、

7、热镁合金GW103K（Mg-10Gd-3Y-0.4Zr），进行铸造技加工困难。因此，镁合金正向高强度、耐热、整体成术研究，以期为高强耐热镁合金材料的实际应用提供作者简介：肖旅（1983-），高级工程师，材料成型及控制工程专业；研究方向：新型高性能金属材料及成形技术。收稿日期：2014-12-2518制造技术研究航天制造技术工艺技术支撑。GW103K合金浇注得到砂型单铸试棒的显微结构和分析如图1所示，从图1a可以发现，经过熔炼2合金的熔炼和精炼处理，合金的铸态组织洁净无夹杂，断口组织细小且存在韧窝。图1b给出了晶界相的SEM形貌，耐热镁合金的主要合金元素为稀土G

8、d和Y，Gd、通过微区成分分析可以确定