镁、铝合金因具有密度小、刚性好、比强度高、散热性强等优点而在航空领域、汽车领域以及3C数码领域有着广阔的应用前景。同时,压铸技术的发展与应用,大大提高了镁、铝合金铸件的生产效率。但是,大多数镁、铝合金在凝固过程中收缩量较大,在压铸生产时易产生热裂缺陷而导致铸件直接报废,如图1所示。因此,通过合金成分和工艺调控来改善铸造镁、铝合金的热裂性能很有必要。 热裂缺陷产生于固液两相区,常出现在热节或图1蓝色框所示等截面积变化较大的位置。同样,在图2(a)所示的约束棒中,也常在截面积变化较大的球端产生热裂。如图2(b)所示,热裂通常由主撕裂和沿晶间路径的许多次要分支组成,并且破坏面显示出树枝状形态。 图2 (a)约束棒中的热裂,(b)树枝状裂纹 图3 二元合金热裂倾向随成分变化的λ曲线 除合金成分外,工艺参数对热裂性能的影响也同样显著。如图4所示,一般而言,适当提高浇注温度有助于驱散热节,从而降低热裂倾向。但浇注温度过高会延长液膜存在时间,使得脆弱阶段消耗的时间更长,从而提高热裂倾向。同时,过高的浇注温度还会增加合金熔体的氧化倾向,形成的氧化夹杂易成为热裂的形核点从而诱发热裂。相较而言,模具温度的影响更为显著。研究表明,模具温度的升高将导致热裂倾向的降低和热裂起始温度的升高。在较高的温度下产生热裂,裂纹可以被剩余液相愈合。同时,较高的模具温度降低了冷却速率,缓解了应变集中等不利因素的影响。若初始模具温度过低,则没有足够的时间对积累的应变进行补偿;同时,快速凝固带来的溶质偏析使得应变集中于溶质偏析区域,从而导致热裂倾向的升高。 图4 浇注温度和模具温度对热裂倾向的影响 |
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