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消失模鑄造鎂合金鑄件表麵改性研究
發布日期:2021-11-30 總瀏覽量:2951試驗
1.1試驗材料基體材料選擇AZ91D鎂合金,其化學成分w(%)鎂;選擇金屬鋁粉作為合金化材料,鋁粉顆粒尺寸為0.15mm,選擇PbO-ZnO-Na2係低溫玻璃粉作為陶瓷化材料,分別配製合金化、陶瓷化塗料進行鎂合金鑄件表麵複合改性研究。
1.2表麵複合層的製備用既定的泡沫製備模樣,其尺寸為50mmX70mmX50mm,直燒道尺寸為冷膠粘接成形。在泡沫模樣表麵均勻塗刷製備好的特種塗料,首先在模樣表麵塗刷一層由鋁粉配製的合金化塗料,等其幹燥後,在合金化塗料表麵塗刷由低溫玻璃粉製備的陶瓷化塗料。每一次塗料的厚度根據要求和其他工藝參數來確定。*後浸塗消失模塗料,在50°C烘幹,用於澆注試驗。工藝參數為:鎂合金的澆注溫度800真空度一0.06MPa在高溫下澆注,聚苯乙烯模樣發生軟化,裂ft解熔融的金屬液首先與表麵的合金化塗料接觸,塗料中的粘結劑受熱燃燒,金屬鋁粉熔化並向基體擴散,熔化的鋁粉和基體中的鎂發生反應生產金屬間化合物,形成合金化層。然後外層的低溫玻璃粉在熱作用下熔化,隨著溫度下降會在鑄件表麵形成一層陶瓷層,並且與合金層之間結合良好。複合層形成原理圖及*終鑄件表麵組織示意圖如。2試驗結果及討論
2.1鑄件表麵複合層組織結構不同塗料厚度條件下澆注得到的鑄件表麵複合層微觀結構。通過在模樣的表麵塗刷合金化和陶瓷化兩層塗料,等鑄件凝固後在表麵分別形成合金層和陶瓷層的複合層。當塗料厚度不同時,得到的複合層形貌也有所區別。a是模樣表麵合金化、陶瓷化塗料厚度分別為0.2、1.5mm得到的複合層組織結構,在表麵得到200Mm左右厚度的陶瓷層,在陶瓷層與基體之間形成合金化層。當塗料厚度發生變化時,鑄件表麵的陶瓷層厚度與合金化層中第2相體積分數隨之也發生變化,如b.當合金化塗層較薄時,由於熔體潛熱可以使塗料中的金屬鋁粉充分熔化,並且在高溫狀態下保持的時間較長,因此熔化的鋁粉可以在基體中長距離的擴散,並且和熔融的基體發生反應生成第3相,在生成第2相數量一定的情況下,擴散越充分,第2相在表層基體上的分布就越疏鬆。當合金化塗料完全熔化後,熱量就會傳遞給外層的陶瓷塗料,低溫的玻璃粉達到熔點後熔化,然後和合金層形成結合界麵。當合金化塗料增厚時,澆注溫度不變,合金化塗料完全熔化需要較多的熱量,因此熔化的鋁粉在高溫下停留時間縮短,並且金屬鋁粉的質量增加,生成第2相也隨之增加,所以在合金化層中第2相的體積分數就明顯提高。*後外層的低溫玻璃粉在餘熱作用下熔化,*終在鑄件的表麵形成一定厚度的陶瓷層。製備複合層時,根據不同的工藝參數,應適當的調整合金化、陶瓷化塗料的厚度,塗料太薄,生成的複合層不能給基體提供保護,太厚會導致塗料熔合不充分,生成的複合層質量較差。
2.2鑄件表麵複合層成分分析為了研究從表麵陶瓷層、合金層至合金基體各元素的分布變化,對複合層進行線掃描分析,如所示。陶瓷層成分以PbO-ZnO-Na2O係低溫玻璃粉為主,主要含有O、Na、Zn、Pb元素,在陶瓷層與合金層的結合界麵處,氧元素含量明顯提高,主要是由於在界麵含有一定量的氧化物夾雜。從鎂、鋁元素分布曲線看,除了鋁元素在界麵附近有少量的向陶瓷層擴散外,鎂元素幾乎沒有向陶瓷層擴散,在界麵處成分發生突變。然而,從陶瓷層至合金層的轉變過程中,發現低溫玻璃粉的成分沒有發生突變的現象,這可以從Pb、Zn、Na元素成分分布曲線看出,特別是Pb、Zn元素的變化趨勢是一個逐漸降低的過程。這說明在表麵複合化的過程中,外麵的陶瓷塗料在熔化後,向合金層擴散,使界麵實現冶金結合,這有利於提高界麵的結合強度。I不同合金化塗料厚度製備的複合層表麵複合層成分線掃描複合層XRD分析Fig.消失模的鑄造雖然工序簡單但金屬液體充型的過程很難控製,特別是表麵複合化過程中諸多因素的影響。如果工藝控製不當就會帶來很多缺陷,如中所示,主要原因有兩個方麵:一方麵是在充型過程中,低溫玻璃粉受到衝刷,被卷入熔體中形成夾雜,另一方麵是由於澆注溫度較高,鎂合金很容易氧化,氧化物一旦卷入到熔體當中,凝固後就成為夾雜。因此,如果製備高質量的複合層,工藝必須嚴格控製,降低塗料衝刷以減少缺陷,控製熔體氧化,澆注時徹底排渣,避免氧化夾雜在澆注過程中卷入熔體。總之消失模鑄造工藝的控製必須有一定工藝設備作為前提,然後再通過控製工藝參數來獲得較佳的結果。