登录  
 加关注
查看详情
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

薄膜人生

薄膜光学,魅力人生

 
 
 

日志

 
 

镁合金微弧氧化处理装备与技术项目  

2008-06-02 12:03:47|  分类: 镁合金 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

 

镁合金的轻质和优异的能量衰减特性已引起加工制造业的广泛重视,而其较低的电负性和无自愈合能力的氧化膜特性则要求表面保护涂层具有足够高的硬度,以避免如汽车轮之类的镁制品遭受意外碰擦时局部涂层破坏而导致腐蚀失效。依据微弧氧化条件下镁合金表面可生长出有如下组织特征的陶瓷层及通过调整能量密度(放电瞬间IV-t曲线斜率,用△(IV)/△t表示)可使其致密性和硬度在较大范围内变化等实验基础,西安理工大学自行研制开发出一次处理面积大于1m2,10min便可生长出10-15μm氧化镁陶瓷层的镁合金微弧氧化处理设备和工艺技术,经该设备处理的镁合金耐腐蚀效果较铬化提高两个等级,综合成本为0.15元/dm2。  

 

 

MBl5镁合金Φ482mm铸锭表面裂纹的预防措施

摘要:分析了MBl5镁合金Φ482mm铸锭表面裂纹的形态、组织特性、形成机制和影响因素,提出了避免铸锭表面裂纹的铸造工艺措施。

  MBl5属于Mg-Zn-Zr系变形镁合金,该系合金热裂纹倾向大[1-3],尤其是大直径铸锭更是如此。近年来随着MBl5大直径铸锭产量和一级废料投入量的增加,Φ482mm规格铸锭出现大批量表面裂纹废品。表面裂纹深度小的铸锭可采用加大车皮量的方法改成条件成品交货,而表面裂纹深度较大的铸锭直接报废。为控制铸锭表面裂纹提高其成品率,特进行    以下研究。

  1  裂纹的外貌

  MBl5合金Φ482mm铸锭低倍试片经腐蚀和断口观察表明,裂纹一般呈不规则分布,裂纹深入铸锭皮下10mm~30mm,其裂纹形式见图1。

  在铸造过程中当铸锭没有完全冷却时可以在铸锭表面观察到这种裂纹;待铸锭完全冷却至室温时一般很难观察到这种裂纹,没有明显的开裂现象,只有在低倍试片腐蚀后观察才可以清晰看到这种裂纹。这种裂纹有的从锭头至锭尾都存在,而有的锭头部裂纹在铸锭某处中断,且在浇口部位无裂纹。从试片观察有裂纹和无裂纹的铸锭其晶粒大小基本相同。

                      

                图1  MBl5合金Φ482mm铸锭表面裂纹示意图

  2  表面裂纹产生原因分析

  2.1  表面裂纹产生机制

  表面裂纹通常是热裂纹,这种裂纹是铸锭表面收缩受阻在拉应力的作用下产生的,其成因是在半连续铸造条件下,液体金属在靠近结晶器内表面先凝固形成铸锭表皮,当铸锭从结晶器中拉出来通过直接水冷带位置时,铸锭表面直接受到水冷却,铸锭表面发生急剧冷却收缩,当这种收缩受到铸锭中心层已凝固金属的阻碍时,铸锭表面便产生了拉应力,铸锭中心产生了压应力(见图2)。铸锭表面拉应力小于铸锭中心层的压应力时,此时铸锭表面还继续向内部收缩,表面便产生了拉伸断裂。这种裂纹主要是铸造过程中液穴底部未出或稍出铸锭直接水冷带位置,铸锭表面和中心部分受到冷却速度和冷却时间不同步所导致收缩系数不一致,就产生了拉应力、压应力,并且压应力大于拉应力导致表面裂纹,它深入铸锭表层10mm~30mm。

                      

               图2 MB15合金Φ482 mm铸锭应力分布图

  2.2 影响表面裂纹的因素

  2.2.1 化学成分的影响

  (1)Zn的影响

  Zn是MB15合金中主要强化元素,当w(Zn)为5%讨其强度达到最大值。Zn大多富集在枝晶边界处。 在凝固过程中,先凝固的α(Mg)固溶体密度较小,后凝固的富Zn合金液密度增大,由于二者密度相差大,在凝固过程中α(Mg)晶体容易上浮,而富Zn合金液向下流动,在一定小范围内液体不易补缩,结果产生疏松。同时Zn含量多使合金中α(Mg)树枝晶粗大,促使疏松加剧,金属锭容易热裂。Zn含量高也使合金热裂倾向变大,这是由于Mg7Zn3相具有热脆性。

  (2)Zr的影响

  使晶粒细化的因素都会降低合金脆性区的上限,相对缩小了脆性区的温度范围。晶粒愈细,愈趋近等轴晶,则愈有利于晶间形变,减少铸锭结晶时的收缩阻力。Zr在Mg熔体中的溶解度很小,MB15合金Zr先以α-Zr质点形式析出,它与Mg同为密集六方晶格,且晶格常数相近(Mg的a-3.2,c—5.2;α-Zr的a-3.23,c—5.14),因此熔体中α-Zr微粒合金结晶时的结晶核心,促使晶粒细化。并且Zr能减缓合金元素的扩散速度,阻止晶粒长大。Zr在MB15合金中起到变质剂的作用,既细化晶粒又将脆性区缩小。

  2.2.2 熔体质量的影响

  (1)炉料

  Mg的化学活性很强,炉料上的水、泥土、油污、腐蚀物等在熔体中均能与Mg反应生成难溶的氧化镁和非金属夹杂物等。非金属夹杂会生成疏松、气孔等缺陷,还降低铸锭的力学性能。这些缺陷位于铸锭的表面拉应力区时,就容易引起因应力集中导致铸锭裂纹。炉料中如果混入Al、Si等元素与Zr形成难溶化合物,沉积于炉底会造成Zr大量流失,减少Zr的形核率,降低铸锭的力学性能,并使合金的热脆性增大,铸锭易产生裂纹。

  (2)熔体过热

  熔体过热使结晶晶粒粗化,铸锭的脆性温区范围也较大。熔体温度过高会增加镁合金熔体的氧化和吸气能力,使铸锭产生疏松,增加裂纹倾向。

  2.2.3 铸造参数的影响

  (1)铸造速度

  当铸造速度较低时,金属在结晶器中停留时间长,铸锭表面至中心部的凝固区加厚,液穴变浅未出和稍出结晶器水冷带位置,并且镁合金导热性好,容易出现铸锭表面被铸锭内部的热量二次加热,由于铸锭表面温度高在通过水冷带位置时受到急剧冷却,在铸锭表面形成很大的拉应力,使铸锭表面裂纹的倾向性增大。当铸造速度较低时也容易出现铸锭冷隔缺陷,如果冷隔横向接合处位于铸锭的拉应力区,将可能引起应力集中而导致铸锭表面裂纹。

  (2)铸造温度、冷却强度

  铸造温度过高和冷却强度过大,都会使铸锭表面拉应力值增大,容易造成铸锭表面裂纹。镁合金铸造时,增大铸造速度时,就不能同时增大冷却强度,如果两者同时不适当的增大将增大裂纹倾向性。

  (3)铸造工具的影响

  镁合金圆铸锭用的结晶器结构与铝合金的相似,其结构见图3。从结构图中可知,此种结晶器在以下几个方面很难适应水冷强度要求高且裂纹倾向性较大的MB15合金Φ482 mm铸锭的生产。 

                     

 

                图3 结晶器结构图  

  ①一、二次冷却水压力一致,不可分别单独调整;②结晶器的出水孔与进水孔截面积比例是75%,在冷却水量小到一定值时,结晶器腔中不能全部注满冷却水,在这种情况下不能均匀有效的冷却结晶器内表面,铸锭表面至中心部分凝固区的厚度也不均匀,同时增大了铸锭的裂纹倾向,并且容易烧坏结晶器内套,造成铸锭拉漏现象。

  针对原结晶器的不足之处,改进原结晶器,对一、二次水冷压力可分别单独调整,一次冷却水为溢流方式排出,水冷带位置的冷却水直接排出而作用在铸锭表面,这样可在一次冷却强度不变的情况下减少二次水冷却强度,增加了铸锭液穴深度,液穴底部超出水冷带,降低了拉应力。

  (4)其他影响因素

  结晶器锥度和铸造漏斗选择不当、冷却水孔堵塞、铸锭表面夹渣和冷隔等均会造成局部应力集中,增加铸锭裂纹的倾向。

  3 防止Φ482 mm铸锭表面裂纹的措施

  从以下几个方面防止MB15合金Φ482 mm铸锭表面裂纹:

  (1)合理控制合金成分,Zr控制在中上限,w(Zr)为0.6%~0.8%;Zn控制在下限,w(Zn)为5.3%~5.5%。

  (2)防止MB15合金熔体过热。

  (3)合理选择铸造速度、铸造温度,铸造速度控制在36mm/min~40mm/min以内;铸造温度尽量降低,控制在695℃~705℃。

  (4)铸造用水冷却强度不能太大,适当降低冷却带的冷却强度。

  (5)选择合适的结晶器锥度、高度、铸造漏斗,铸造前检查水冷系统,防止出水孔堵寨。

  采取以上措施基本上防止了MB15合金Φ482mm铸锭表面裂纹,并且铸锭表面无冷隔,提高了铸造成品率。

  4结论

  通过试验,初步确定MB15合金Φ482mm铸锭合理的铸造工艺参数为:铸造速度36mm/min~40mm/min,铸造温度695℃~705℃,其他工艺参数与镁合金圆铸锭铸造规程规定的相同。

 

    4)严格按工艺和上盘操作规程加工

 

  评论这张
 
阅读(532)| 评论(0)

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2018