消失模鑄造固-液復(fù)合Al-Mg雙合金組織性能研究.pdf

1、鋁合金與鎂合金擁有諸多優(yōu)點，在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。然而，在很多情況下，單一材料往往難以完全滿足綜合性能的要求。如果將鋁合金和鎂合金相結(jié)合制備成Al/Mg雙合金，使鋁、鎂合金做到性能上優(yōu)勢互補，可實現(xiàn)綜合性能的要求。消失模鑄造是一種制備Al/Mg雙合金的合適的方法，將消失模鑄造應(yīng)用于Al/Mg雙合金材料的制備可直接成形Al/Mg雙合金精密鑄件，具有較大的理論和實際意義。本文采用消失模鑄造固-液復(fù)合工藝，以鋁合金為固態(tài)嵌

2、體，在周圍澆注熔融鎂合金，以制備Al/Mg雙合金材料，主要研究澆注工藝參數(shù)（澆注溫度和真空度）及液固體積比對Al/Mg雙合金組織和性能的影響，分析其影響機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，選取最優(yōu)參數(shù)下的雙合金材料探究其不同截面位置的組織和性能變化規(guī)律，以期為消失模鑄造固-液復(fù)合工藝制備Al/Mg雙合金提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究工作如下：
　　（1）采用消失模鑄造固-液復(fù)合工藝成功制備出Al/M g雙合金材料，實現(xiàn)了鋁合金和鎂合金良好的冶金結(jié)

3、合，鋁基體和鎂基體之間由一層均勻且無缺陷的界面層連接。該界面層由三個反應(yīng)層組成，分別為靠近鎂側(cè)的Al12Mg17+δ-Mg共晶組織、靠近鋁側(cè)的Al3Mg2+Mg2Si層及兩者之間的Al12Mg17+Mg2Si層組成。界面層的形成主要是熔合結(jié)合和擴(kuò)散結(jié)合兩者共同作用。
　?。?）研究了澆注溫度和真空度對消失模鑄造固-液復(fù)合Al/M g雙合金材料組織和性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著澆注溫度的升高，界面層厚度逐漸增加，但澆注溫度過高或過低界

4、面層都會產(chǎn)生缺陷。當(dāng)澆注溫度為710℃時，Al-Mg雙合金界面層存在較多孔隙缺陷；澆注溫度進(jìn)一步增大到750℃時，Al-Mg雙合金界面層厚度不均勻。真空度對消失模固-液復(fù)合Al/M g雙合金的組織和性能有較大影響，當(dāng)真空度為0MPa和0.05MPa時，界面處容易產(chǎn)生嚴(yán)重的縫隙缺陷；當(dāng)真空度為0.01MPa時，鋁合金和鎂合金界面處產(chǎn)生了反應(yīng)層，但部分位置還存在孔隙缺陷。當(dāng)澆注溫度為730℃、真空度為0.03MPa時，Al/Mg雙合金界面層

5、厚度均勻且無缺陷，結(jié)合效果良好。
　?。?）研究了液固體積比對消失模鑄造固-液復(fù)合Al/M g雙合金材料組織和性能的影響。結(jié)果表明，隨著液固體積的增加，界面層的平均厚度也逐漸增加。當(dāng)液固體積比為6.69時，界面層不均勻，且存在一些縫隙缺陷；當(dāng)液固體積比增加到14.6時，鋁、鎂間形成了一個緊湊而均一的界面層；當(dāng)液固體積比進(jìn)一步增加到42.33時，界面層厚度不均勻，且存在氣孔缺陷。
　?。?）在上面的研究基礎(chǔ)上，探討了Al-Mg

6、雙合金鑄件不同截面位置的界面層組織和性能的演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，不同截面位置的界面層厚度有較大區(qū)別，其中底部截面位置的界面層最厚，但存在嚴(yán)重縫隙缺陷；頂部截面位置的界面層最薄且部分位置未形成界面層；中間截面位置產(chǎn)生了厚度均勻且無缺陷的良好的界面層。
　?。?）對消失模鑄造固-液復(fù)合Al/Mg雙合金材料進(jìn)行力學(xué)性能測試。Al/Mg雙合金顯微硬度測試結(jié)果表明，界面層的顯微硬度明顯高于Al基體和Mg基體，說明脆硬的金屬間化合物在界面處生成

7、，而且Al3Mg2的顯微硬度最高，Al12Mg17次之。Al/Mg雙合金剪切強(qiáng)度測試結(jié)果表明，界面層厚度和界面層的缺陷對Al/Mg雙合金的剪切強(qiáng)度有較大影響，當(dāng)澆注溫度為730℃、真空度為0.03MPa、液固體積比為14.6時Al/Mg雙合金中間截面位置的剪切強(qiáng)度最高，達(dá)到47.67MPa。Al/Mg雙合金剪切強(qiáng)度試樣的斷口結(jié)果表明，Al/Mg雙合金的斷裂都是發(fā)生在界面層的Al3Mg2、Al12Mg17金屬間化合物處，主要表現(xiàn)為脆性斷裂