熔模鑄造是目前國際上較為的鑄造技術(shù)之一。熔模鑄造從原理上講適合于制備小體積高精密的鑄件。目前它已用于生產(chǎn)鋁合金甚至鎳基超合金。在鎂合金鑄件的發(fā)展歷程中,有些工件結(jié)構(gòu)復雜,一些部位壁厚非常薄,并且對表面粗糙度和尺寸公差要求嚴格,則可以采用熔模鑄造來生產(chǎn)。
采用熔模鑄造法生產(chǎn)鑄件時具有不需取模、無型芯和無分型面等特點,因而其鑄件的尺寸精度和表面粗糙度接近于熔模精鑄件。此外,熔模鑄造為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了充分的自由度,原來多個零件組裝的構(gòu)件,可以通過分片制型后粘合成一體實現(xiàn)整體澆注,因此可以經(jīng)濟地生產(chǎn)許多復雜零件。但是,熔模鑄造的設(shè)備投入和單位鑄造成本高,工件尺寸有限。此外,鎂與熔模鑄型材料和粘結(jié)材料用氧化物陶瓷之間存在高活性反應,從而大大地限制了其應用。生產(chǎn)鎂合金薄壁件時需要預熱鑄型以便填充薄壁部位,然而預熱溫度和澆注溫度過高將促進鎂合金與鑄型間的反應。有研究表明采用低的鑄型預熱溫度時,ZrO2是一種很有前景的鑄型材料。
3)軋制成形:鑄造成平面形狀且有圓形邊緣的鎂錠可以用來進行厚板和薄板的軋制。一般鎂合金厚板厚度范圍為11.0mm—70mm,薄板厚度為0.8mm—10mm。鎂合金的冷軋性能不佳,一般厚板可以在熱軋機上直接生產(chǎn),而薄板一般采用冷軋和溫軋兩種方式生產(chǎn)。
鎂合金熱軋時,一方面要鑄態(tài)組織得到充分變形,達到改善組織的目的,因此要有一定的變形量;另外,由于多晶鎂合金滑移系少,晶粒不易產(chǎn)生宏觀屈服而易在晶界產(chǎn)生大的應力集中,合金很容易發(fā)生晶間斷裂。試驗研究發(fā)現(xiàn)開坯時變形量控制在壓下量s二30%左右合適。鎂合金板材在軋制以后一般要進行退火及熱處理,加工組織發(fā)生再結(jié)晶。其退火溫度應選擇在靠近完全再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)。
2.2超塑性變形
超塑性是指晶體材料在拉伸時表現(xiàn)出大的應變。已有的研究結(jié)果表明,鎂合金在一定條件下不但具有很高的塑性,而且甚至出現(xiàn)明顯的超塑性。當晶粒細化到一定程度(約10—6m),鎂合金可獲得相對的超塑性。通常超塑性現(xiàn)象主要發(fā)生在高溫(約等于0.7Tm,Tm為材料的熔點),應變速率相對較低,工業(yè)生產(chǎn)中受到限制。Langdon提出了超塑性變形的兩個必要條件:①局部縮頸受到限制;②空洞內(nèi)部相互連接受到抑制。目前,采用高應變速率超塑性成形和低溫超塑性成形獲得細小晶粒。其中,等通道角擠壓技術(shù)是低溫超塑性的一種方法,在200℃溫度下可使AZ91鎂合金延伸率達到675%。
半固態(tài)成形技術(shù),是在金屬凝固過程中,將結(jié)晶過程控制在固—液兩相共存溫度,并通過劇烈攪拌破碎枝晶組織,從而獲得一種金屬母液中懸浮一定固相成分的固—液?昆合漿料,再采用壓鑄、模鍛等成形加工工藝進行的金屬成形技術(shù)。半固態(tài)加工,是一種新型、的工藝方法,與傳統(tǒng)液態(tài)鑄造成形相比,具有成形溫度低(鎂合金可降低100℃左右),延長模具的壽命,改善生產(chǎn)條件和環(huán)境,細化晶粒,減少氣孔、縮孔,提高組織致密性,提高鑄件質(zhì)量等優(yōu)點,被認為是21世紀具有發(fā)展前景的精密成形技術(shù)之一。根據(jù)工藝流程的不同,半固態(tài)成形通常分為流變鑄造(Rheocasting)和觸變鑄造(Thixocasting)兩類:流變鑄造是對冷卻過程中的金屬液進行攪動,將形成的固相枝晶破碎,形成一定固相分數(shù)的半固態(tài)金屬漿料,然后將漿料注入壓鑄機或擠壓機內(nèi)成形(俗稱“一步法”);而觸變鑄造是先由連鑄等方法制得具有半固態(tài)金屬組織的錠坯,然后切成所需長度,用二次加熱裝置再加熱到半固態(tài)狀態(tài),后移送至壓鑄機等再壓鑄或擠壓成形(俗稱“兩步法”)。
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