模鍛對AZ91壓鑄鎂合金組織和力學(xué)性能的影響

  鎂合金因其密度小、比強(qiáng)度、比剛度高、阻尼抗震及降噪能力強(qiáng)、電磁屏蔽性能優(yōu)越、抗輻射性好等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用在汽車、航空等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)部件上。目前,以AZ系列(Mg-Al-Zn系)應(yīng)用最廣,且價(jià)格最低,AZ91即屬于此系列。大多數(shù)鎂合金產(chǎn)品主要通過鑄造獲得,與鑄造鎂合金產(chǎn)品相比,變形鎂合金產(chǎn)品(如擠壓、軋制、鍛造)組織致密,鑄造缺陷消除充分,綜合力學(xué)性能提高。

  因此,通過對鎂合金鑄件進(jìn)行一定的塑性變形來提高綜合力學(xué)性能是目前的研究方向之一。本課題以實(shí)驗(yàn)用AZ91鑄坯為研究對象,通過模鍛工藝在熱加工的條件下對鎂合金鑄坯進(jìn)行鍛壓,然后對其微觀組織與力學(xué)性能進(jìn)行分析研究。

  實(shí)驗(yàn)材料為AZ91壓鑄鎂合金鑄坯,采用事先從臥室冷室壓鑄機(jī)上擠壓鑄造出的AZ91鎂合金鑄坯。其主要化學(xué)成分為(wt%):8.5~9.5Al,0.45~0.9Zn,0.15~0.50Mn,0.02Si,其余為鎂。選用YCD32-315四柱式液壓機(jī)進(jìn)行鑄坯的鍛造,步驟為合模-加壓-開模。模具設(shè)定溫度為400℃,實(shí)時(shí)溫度為373.3℃。鍛造前將鑄坯放在加熱爐里加熱15min到400℃左右,使鑄坯和模具溫度相差不大。在合模后系統(tǒng)壓力在3s左右升值到38MPa進(jìn)行實(shí)驗(yàn),力卸載后保持5s后開模取樣,自然冷卻。

  AZ91鎂合金壓鑄件經(jīng)過熱鍛成形后組織出現(xiàn)了流線特征,在拉長的晶粒間,動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象普遍,從而細(xì)化了晶粒。與鑄態(tài)合金相比,模鍛改善了鑄坯內(nèi)部缺陷:縮松被壓實(shí),縮孔變小。在AZ91鎂合金鑄坯在鍛壓后,獲得了更好的力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度達(dá)到了251.3MPa,屈服強(qiáng)度為156.9MPa,伸長率為4.12%,硬度上升到125HV。