鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,其密度為1.75~1.90g/cm3,其比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼,略低于比強(qiáng)度最高的纖維增強(qiáng)塑料;其機(jī)加工性能優(yōu)良,易加工且加工成本低,加工能量僅為鋁合金的70%;其耐腐蝕性比低碳鋼好得多,已超過壓鑄鋁合金A380;其減振性、電磁屏蔽性遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金。另外,鎂合金的低密度、低熔點(diǎn)、低動力學(xué)黏度低比熱容、低相變潛熱以及與鐵的親和力小等特點(diǎn),使其具有熔化耗能少、充型速度快、凝固速度快、實(shí)際壓鑄周期短、模具使用壽命長等優(yōu)勢,極適合于采用現(xiàn)代壓鑄技術(shù)進(jìn)行成形加工,直接制備出薄壁和復(fù)雜形狀的零部件。而且鎂合金壓鑄件的性能優(yōu)良,在常規(guī)使用條件下替代鋼、鋁合金、塑料等制件的效果非常好。在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的同時,還使產(chǎn)品具有優(yōu)良的特殊功能,并且在鎂合金壓鑄件報廢后,還可以直接回收再利用,符合環(huán)保要求。AZ91D是一種室溫下具有良好的塑韌性且具有一定強(qiáng)度和優(yōu)良耐蝕性的壓鑄鎂合金。
在澆注溫度在660~685℃時,隨著澆注溫度的升高,AZ91D合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率均升高;但明顯澆注溫度對延伸率的影響程度大;澆注溫度高于685℃以后,隨著澆注溫度的升高,抗拉強(qiáng)度和延伸率都降低。在澆注溫度為700℃時的延伸率值異常,但延伸率總的趨勢是下降的。在澆注溫度在660~680℃時,隨著澆注溫度的升高,壓鑄鎂合金AZ91D的沖擊韌性和硬度均小幅度升高;澆注溫度在680~700℃時,隨著溫度的升高,其沖擊韌性和硬度提升幅度較大;澆注溫度高于700℃以后,隨著溫度的升高,其硬度急劇下降;而沖擊韌性在700~710℃時達(dá)到其峰值,隨著溫度的繼續(xù)升高,其沖擊韌性極可能降低。
綜合各個因素的影響,當(dāng)壓射比壓為70MPa,壓射速度為3.0m/s,鑄型溫度為200℃時,澆注溫度對AZ91D合金力學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)澆注溫度為685℃時,壓鑄試樣力學(xué)性能最佳,抗拉強(qiáng)度可達(dá)263MPa,伸長率達(dá)225%;澆注溫度過低不利于充型,易產(chǎn)生冷隔、充型不滿等缺陷;澆注溫度過高則易產(chǎn)生飛濺、毛刺及在鎂合金壓鑄件內(nèi)形成嚴(yán)重的縮孔、疏松缺陷,降低鎂合金壓鑄件的力學(xué)性能,并加重對壓鑄型的熱沖擊。所以澆注溫度為685℃較適宜。
在其它壓鑄工藝參數(shù)一定時,鑄型溫度對壓鑄鎂合金AZ91D的各項(xiàng)力學(xué)性能的影響。壓鑄鎂合金AZ91D的抗拉強(qiáng)度和硬度都是先隨著鑄型溫度的升高而升高,當(dāng)鑄型溫度超過200℃時,又隨鑄型溫度的升高而降低,但是明顯抗拉強(qiáng)度曲線比硬度曲線變化劇烈??估瓘?qiáng)度和硬度達(dá)到最大值時的鑄型溫度分別為200℃和197℃。鎂合金的延伸率雖然隨著鑄型溫度的升高降低,但可以看出在180~210℃的范圍內(nèi),其延伸率數(shù)值變化不大,這說明鑄型溫度對合金延伸率的影響較小。合金的沖擊韌性在180~190℃范圍內(nèi),變化很小,隨后,合金的沖擊韌性隨溫度的升高而升高,200~210℃時,其值又比較穩(wěn)定。
綜上所述,壓鑄型溫度對AZ91D合金力學(xué)性能的影響規(guī)律與澆注溫度基本相同。型溫過低會使冷速過快,導(dǎo)致鎂合金壓鑄件表面快速形成硬殼,不利于充型和凝固補(bǔ)縮易形成冷隔;型溫過高則易造成粘型拉傷。試驗(yàn)及分析表明:壓鑄工藝溫度參數(shù)對AZ91D合金壓鑄態(tài)力學(xué)性能的影響由強(qiáng)到弱依次是澆注溫度,鑄型溫度;當(dāng)壓鑄工藝參數(shù)(壓射比壓70MPa,壓射速度3.0m/s,鑄型溫度200℃,澆注溫度685℃)適宜時,壓鑄AZ91D合金力學(xué)性能可穩(wěn)定地達(dá)到σb=263MPa,δ5=225%。
結(jié)論
(1)在溫度對AZ91D合金組織性能的影響的因素中,影響最顯著的是澆注溫度,其次鑄型溫度;在適宜的壓鑄工藝參數(shù)(壓射比壓70MPa,鑄型溫度200℃,澆注溫度685℃)下,壓鑄AZ91D合金的力學(xué)性能可穩(wěn)定地達(dá)到σb=263MPa,δ5=225%。
(2)在嚴(yán)格控制鎂合金冶金質(zhì)量并在其他條件一定時,壓鑄鎂合金AZ91D適宜的澆注溫度為685℃;其適宜的鑄型溫度為200℃。