冷却速度对ZM5镁合金凝固组织与性能的影响.pdf

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1、·286·鎏篙帅羔Mar．2017VOI。66NO．3冷却速度对ZM5镁合金凝固组织与性能的影响刘艳辉，毛红奎，刘佩叶，徐宏(中北大学材料科学与工程学院，山西太原030051)摘要：采用温度采集仪测定砂型(含20mlTl厚的冷铁和10mln厚的冷铁)、金属型(铜模和钢模)在镁合金凝固阶段的平均冷却速率，分析了冷却速度对ZM5镁合金铸态组织、相组成和力学性能的影响，以获得铸锭晶粒尺寸、抗拉强度、硬度与凝固冷却速度之间的影响关系。研究结果表明，在砂型III区(含10nlin厚的冷铁)条件下，其冷却速度最慢，为2．94。C／s；在金属型铜模铸造条件下，其冷却速度最快，为7．88

2、。C／s。ZM5镁合金其微观组织主要是d—Mg和第二相Mg。7Al。：。随着冷却速度的不断提高，镁合金晶粒明显细化，第二相分布更加弥散、均匀，合金的硬度、抗拉强度和伸长率也明显提高。关键词：冷却速度；晶粒尺寸；微观组织；力学性能中图分类号：TGl46．2文献标识码：A文章编号：1001—4977(2017)03—0286—05TheEffectofCoolingRateonMicrostructureandMechanicalPropertiesonZM5MagnesiumAlloyLILTYan—hui，MAOHong-kui，LIUPei—ye，XUHong(Coll

3、egeofMaterialScienceandEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，Shanxi，China)Abstract：Theaveragecoolingrateinsolidificationofsand(including20mmthickand10mmthickchill1．andmetal(steelandcoppermold)iSstudiedbytemperaturerecorder．AnalysistheeffectofcoolingrateonZM5magnesiumalloyincast

4、microstructure，phasecompositionandmechanicalproperties，inordertoobtaintherelationshipinthegrainsize．thetensilestrength。hardnessandsolidificationcoolingrate．Theresearchindicatesthatthecoolingrateis2．94℃／sintheareaunderthesandIII(including10IrUTIthickchill)conditions；thecoolingrateis7．88℃／s

5、inmetalcoppercold．ThemicrostructureofZM5magnesiumalloyismainly仅-Mg,andthesecondphaseisMgl7A112．Withthecontinuousincreaseofcoolingrate，magnesiumalloygrainisrefined,thesecondphasedistributionismorediffuse，thehardness，thetensilestrengthandelongationofthealloyhasimprovedmarkedly．Keywords：cool

6、ingrate；grainsize；microstmcture；mechanicalproperties镁合金是目前工程应用中最轻的金属结构材料，具有比强度高、比刚度高、减震性好、可回收性和易切削加工性等优点【1】，在航空工业、汽车工业和电子通讯等方面的应用Et益广泛[2-3]。然而，镁合金固液温度区间间隔大，凝固过程中易产生缩松、气孔、裂纹等缺陷，加之镁合金易燃的特性，使铸造出合格产品的成本大大增加。随着镁合金铸件的应用日益广泛M，对铸件质量要求越来越高，而铸件质量与铸造凝固冷却过程息息相关。因此，本试验研究不同冷却速度下的铸锭组织与性能，以获得铸锭晶粒尺寸、抗拉强度、

7、硬度与凝固冷却速度之间的影响关系显得非常重要。1试验条件试验所用合金为工业铸锭，其化学成分见表1。首先将经过机械打磨过后的ZM5镁合金装入镁合金熔炼炉内。为避免镁合金在熔炼过程中挥发烧损，炉膛内充人N：、CO：、SF。的混合气体作为保护气。730℃精炼，精炼后保温15min。720℃浇入不同冷却速度的铸型中，分别是阶梯形树脂砂型(含20mm厚冷铁和含10mln厚冷铁)、金属型(钢和铜)。其砂型型腔和金属型型腔如图1所示(测温位置如图)。冷铁为350mnlx140film，大冷铁厚20mill，小冷铁厚10mlTl。采用温度采集