焦廣發(fā)（哈爾濱艾維歐東安航空傳動(dòng)有限公司,哈爾濱　150066）

ZM6材料鑄件性能評(píng)估及改進(jìn)措施

焦廣發(fā)
（哈爾濱艾維歐東安航空傳動(dòng)有限公司,哈爾濱150066）

摘要：某型機(jī)主減速器的機(jī)匣材料欲采用國(guó)產(chǎn)的ZM6材料，為了驗(yàn)證ZM6材料是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)使用要求，在鑄件及單鑄試樣上進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)前的材料性能無(wú)法滿(mǎn)足要求，因此鑄造廠對(duì)鑄造工藝采取一些改進(jìn)措施，效果良好。

關(guān)鍵詞：鎂合金；性能；改進(jìn)措施

1　概述

某型直升機(jī)主減速器的機(jī)匣材料欲采用國(guó)產(chǎn)的ZM6材料，考慮到主減速器的功率加大、壽命延長(zhǎng)等因素，需要對(duì)現(xiàn)有的ZM6材料進(jìn)行材料評(píng)估驗(yàn)證。試驗(yàn)包括射線檢查、熒光檢查和機(jī)械性能等相關(guān)試驗(yàn)。用于材料評(píng)估試驗(yàn)的鑄件試樣（ZM6）包括兩個(gè)報(bào)廢的機(jī)匣鑄件（件11-E-070因鑄造裂紋報(bào)廢，件09-L-059因加工原因報(bào)廢，不影響切取試樣）和51個(gè)單鑄試棒（與規(guī)范GB1177的要求略有不同，僅是直棒）。

2　射線檢查

由于鑄件表面較粗糙，按圖1所示在鑄件相應(yīng)位置切取試樣，并對(duì)切取的試樣進(jìn)行射線檢查。在鑄件11-E-070的法蘭邊上切取了10個(gè)試樣，規(guī)定的鑄件等級(jí)（按ASTME155）為B級(jí)，有4個(gè)切取試樣鑄件等級(jí)為C或D級(jí)，其余符合圖樣要求，而鑄件本身在相同位置有2處為C-D級(jí)，其余符合圖樣要求；在內(nèi)、外壁上切取了5個(gè)試樣，規(guī)定的鑄件等級(jí)為C級(jí)，切取試樣鑄件等級(jí)均符合圖樣要求，而鑄件本身在相同位置有4處鑄件等級(jí)為C-D級(jí)。

在鑄件09-L-059的法蘭邊上切取了8個(gè)試樣，規(guī)定的鑄件等級(jí)為B級(jí)，切取試樣和鑄件本身的鑄件等級(jí)均符合圖樣要求；在內(nèi)、外壁上切取了10個(gè)試樣，規(guī)定的鑄件等級(jí)為C級(jí)，有3個(gè)切取試樣的鑄件等級(jí)為C-D級(jí)，鑄件本身在相同位置也有3處的鑄件等級(jí)為C-D級(jí)，其余均符合圖樣要求。單鑄試棒共計(jì)18個(gè)試樣，鑄件等級(jí)符合B級(jí)要求。

3　熒光滲透檢查及機(jī)械性能試驗(yàn)

在進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)之前，需要對(duì)圖1所示的所有試樣進(jìn)行熒光滲透檢查。拉伸試驗(yàn)在具有Nadcap資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室按ASTME8和ASTME21進(jìn)行。試樣包括所有等級(jí)為B的單鑄試樣，等級(jí)為B、C和C-D的切取試樣，單鑄試樣分別在室溫和90℃兩種溫度下進(jìn)行試驗(yàn)，而切取試樣都在室溫下進(jìn)行試驗(yàn)。

按規(guī)范GB1177的規(guī)定，T6狀態(tài)的ZM6材料（單鑄試樣）在室溫下的最小拉伸強(qiáng)度為230MPa，最小屈服強(qiáng)度為135MPa,延伸率不低于3%，在90℃時(shí)的最小拉伸強(qiáng)度為205MPa（在250℃時(shí)最小拉伸強(qiáng)度為145MPa，通過(guò)線性插補(bǔ)計(jì)算出90℃時(shí)為205MPa）。按照鑄件圖樣規(guī)定，T6狀態(tài)的ZM6材料（鑄件）在室溫下的拉伸強(qiáng)度不低于186MPa，對(duì)屈服強(qiáng)度和延伸率沒(méi)有具體要求。

取了8件單鑄試棒在室溫24℃下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，其中4件單鑄試棒拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均小于規(guī)范要求，其余4件符合要求，延伸率均符合要求，拉伸強(qiáng)度的平均值為229.1MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為10，屈服強(qiáng)度的平均值為119.9MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為5.1，延伸率的平均值為3%，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為1.8；同樣又取了8個(gè)單鑄試棒在90℃下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，所有單鑄試棒拉伸強(qiáng)度均小于200MPa，不符合要求，由于90℃下的屈服強(qiáng)度和延伸率沒(méi)有參考值，因此只是記錄了屈服強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果在91MPa到111MPa之間，延伸率的試驗(yàn)結(jié)果均大于18.2%，拉伸強(qiáng)度的平均值為193MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為4.1，屈服強(qiáng)度的平均值為103MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為7.2，延伸率的平均值為22.9%，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為3.6。

在鑄件11-E-070上共計(jì)切取了15個(gè)試樣（10個(gè)法蘭處，5個(gè)內(nèi)、外壁），其中5件試樣在室溫25℃下的拉伸強(qiáng)度小于規(guī)范要求，而屈服強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果在99MPa到125MPa之間，延伸率的試驗(yàn)結(jié)果在2.4% 到8.5%之間；在鑄件09-E-059上共計(jì)切取了18個(gè)試樣（8個(gè)取于法蘭處，其中一個(gè)試樣因加工時(shí)斷裂無(wú)法試驗(yàn)，10個(gè)取于內(nèi)、外壁），其中2件試樣在室溫25℃下的拉伸強(qiáng)度小于規(guī)范要求，而屈服強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果在100MPa到128MPa之間，延伸率的試驗(yàn)結(jié)果在3.7%到8.4%之間。兩件鑄件所有試樣拉伸強(qiáng)度的平均值為201MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為22，屈服強(qiáng)度的平均值為112MPa，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為8，延伸率的平均值為6.4%，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ為1.6；

通過(guò)拉伸試驗(yàn)結(jié)果可以看出對(duì)于單鑄試樣，75%的試樣拉伸強(qiáng)度結(jié)果小于規(guī)范中的最小值，100%的屈服強(qiáng)度結(jié)果小于最小值，延伸率均滿(mǎn)足要求。通過(guò)切取試樣的拉伸試驗(yàn)具體數(shù)據(jù)可以擬合出拉伸強(qiáng)度的平均值與延伸率符合函數(shù)y=10.529x+133.57，為了保證設(shè)計(jì)95%的置信度要求，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出來(lái)的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值較低，在25℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為114MPa，屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為88MPa，延伸率為2%，在90℃時(shí)，拉伸強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為96MPa，屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為76MPa，延伸率為5%，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4　結(jié)論及改進(jìn)措施

針對(duì)目前的鑄造工藝，鑄造廠對(duì)現(xiàn)行鑄造工藝進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，通過(guò)改進(jìn)措施后，鑄造廠先進(jìn)行了單鑄試樣（6mm）的相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，拉伸強(qiáng)度最小值為244MPa，屈服強(qiáng)度最小值為139MPa，試驗(yàn)結(jié)果非常好。改善鑄造工藝后的鑄件已經(jīng)鑄造完成，待交付再次進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1]《中國(guó)航空材料手冊(cè)》編輯委員會(huì).中國(guó)航空材料手冊(cè)[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[2]ASTME8,StandardTestMethodforTensionTestingof MetallicMaterials.