ZK60-2Ca 镁合金近液相线铸造研究.pdf

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1、第43卷第7期稀有金属材料与工程、，o1．43．NO．72014正7月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJuly2014ZK60．2Ca镁合金近液相线铸造研究乐启炽，曹婧，张志强，宝磊，崔建忠(东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室，辽宁沈阳110819)摘要：用近液相铸造方法制备了ZK60．2Ca半固态坯料。对其组织演变进行了研究，发现由于zr的特殊细化作用，ZK60．2Ca合金直接获得球形或近球形的组织，无需经过枝晶球化过程。通过用不同冷却速率的铸模浇铸考察了冷却速率对铸造组织

2、的影响，并对近液相铸造时静置时间对微观组织的影响进行了研究。结果表明，随浇铸温度的降低和静置时间延长至60min，晶粒逐渐细化并趋于均匀，晶粒尺寸达21um，且圆度为1．29。随冷却速率的增加，晶粒细化并出现球化趋势。并对组织演变的机理进行了探讨。关键词：ZK60．2Ca合金；近液相线铸造；微观组织中图法分类号：TG146．22；TG292文献标识码：A文章编号：1002．185X(2014)07．1616．05镁合金具有质量小、比强度高、减振性好、机加工产生很大的影响，合金的凝固过程在很大程度上和液性好、抗电磁

3、干扰等优点，适应环保和节能的发展趋势，相线温度、固相线温度以及它们之间的温度间隔密切近几年来日益受到人们的关注，在航空航天、汽车、军相关。相比AZ91D镁合金，ZK60．2Ca具有更宽的结工、医疗器械、3C产品等行业中发挥着越来越重要的作晶温度区间，所以液相中的原子团簇向固相跳动时所用[1,21。但目前应用的镁合金90％以上是压铸件，加大变需克服的势垒较大，从而使临界形核功加大。所以，形镁合金的开发研究，是拓展镁合金应用空间的一个有ZK60—2Ca镁合金更需要采取近液相线铸造技术。本研效途径pJ，而ZK60．2C

4、a为典型的变形镁合金，且可以究则对ZK60．2Ca镁合金近液相线铸造获得的半固态进行热处理强化，具有较高的室温性能和使用价值。坯料的微观组织进行研究，并对浇铸温度、静置时间近液相线铸造法是在液相线附近经保温静置并在和冷却速率的影响机制进行了探讨。一定的冷速下浇注而获得均一、细小的非枝晶半固态组1实验织的一种经济、高效的半固态制浆方法[4。，已成功用于2618、7075和A356等铝合金以及AZ91D等镁合金本实验的研究对象为ZK60．2Ca镁合金，其化学成的半固态坯料的制备[2,6-8]。该方法在液相线附近实现合

5、分为Zn：5．73％，Zr：0．38％，Ca：2．25％。然后用3000W金浆料的制备，极大地降低了镁合金的可燃性，并且凝电阻炉熔炼该镁合金，采用较大的高径~L(H／D=3：1)的固收缩减小，部件可以更接近于最终形状，与锻造相比，铁坩埚，同时坩埚备有上盖，减少熔液表面积和在空气可以一次成形较复杂的部件，且需要较小的力[9】。而且，中的暴露时间，以减少熔铸烧损；用由铂铑一铂热电偶近液相线铸造技术无需复杂的工艺和设备，便能获得比与DWK．702控温柜精确控制温度的电阻炉加热，温度铸锭重熔技术更好的触变结构。偏差为±1

6、℃。将纯镁置于其中加热至700℃，待其前期实验中研究了ZK60．2Ca非平衡液相线温度即将完全熔化时，加入一定量的覆盖剂后，升温到下铸造时，各种稀土元素对其微观组织的影响[10]；还750～780℃，加入Mg—Zr中间合金和zn，并加2％Ca研究了常规铸造(57℃·min)时测定的平衡液相线以实现阻燃，然后充分搅拌，保温10min后，捞渣，温度下，Mg．A1系和Mg．Li系的凝固行为，发现静置得到合格的ZK60—2Ca镁合金熔液。时间和冷却速率均对其微观组织产生较大的影采用Perkin—Elmer公司DSC7示差

7、扫描量热仪测量试响，”】；本课题则考察Mg系合金的另一个重要体系一样在降温过程中所释放的热量变化，绘制出放热曲线，一Mg．Zn系合金，在平衡液相线温度下的凝固行为。如图1所示。测定ZK60．2Ca镁合金的液相线温度为629而合金的结晶过程对铸件的宏观组织和微观结构都会℃，固相线温度为577．4℃，共晶温度为413．3℃。收稿日期：2013．07-20基金项目：国家自然科学基金(51074207)；国家“973”计划课题(2013CB632203)作者简介：乐启炽，男，1968年生，教授，博士生导师，东北大学材料电

8、磁过程研究教育部重点实验室，辽宁沈阳110819，电话：024．83683312，E—mail：qichil@mail．neu．edu．ca第7期乐启炽等：ZK60—2Ca镁合金近液相线铸造研究Temperature／~C图1不同降温速率时的ZK60．2Ca镁合金DSC曲线Fig．1DSCcurvesofZK60—2Camagnesiumalloyatdifferentc