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        鋁含量對鑄造鋅合金流動性及力學(xué)性能的影響

        2018-12-25 12:07:08張新莊李海龍
        科技資訊 2018年18期
        關(guān)鍵詞:流動性

        張新莊 李海龍

        摘 要:為了研究鋁含量對鑄造鋅合金流動性及力學(xué)性能的影響,本文對不同鋁含量的鑄造合金,進(jìn)行了流動性及力學(xué)性能檢測,結(jié)果表明:隨著鋁含量的增加流動性呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢,當(dāng)鋁含量為5%時,微觀組織為鋅鋁共晶相,流動性最佳,而隨著鋁含量增加抗拉強(qiáng)度的變化趨勢與流動性正相反,當(dāng)鋁含量為5%時抗拉強(qiáng)度最差,抗拉強(qiáng)度為239MAP。

        關(guān)鍵詞:鑄造鋅合金 鋁含量 抗拉強(qiáng)度 流動性

        中圖分類號:TG441.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2018)06(c)-0110-03

        鑄造鋅合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能和機(jī)加工性能,在機(jī)械行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用[1-4]。鑄造鋅合金在壓鑄成型過程中,其流動性影響著鑄件的充型能力,流動性差導(dǎo)致鑄件充型不足,鑄件致密性差、存在縮松及縮孔現(xiàn)象,影響其使用性能;同時,鑄造鋅合金要擁有著較好的力學(xué)性能,諸如抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性等,保證鑄件的使用壽命;而鋁含量影響著鑄造鋅合金流動性及力學(xué)性能。。

        本實(shí)驗(yàn)通過在鑄造鋅合金中加入不同含量的鋁來澆鑄成型。通過電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)來測試合金的成分,探討鋁含量對鑄造鋅合金流動性及力學(xué)性能的影響。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原材料

        (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)備:井式坩堝電阻爐、高純度石墨坩堝、石墨攪拌棒、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)、金相顯微鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)。

        (2)原材料:豫光0#鋅、99.7鋁、99.6鎂、精煉劑-氯化銨。

        1.2 實(shí)驗(yàn)過程

        實(shí)驗(yàn)采用井式坩堝電阻爐制備Zn-x%Al-0.045%Mg合金(如表1所示),首先爐子加熱至200℃,將石墨坩堝放入爐內(nèi),保溫15min,取出坩堝,在坩堝內(nèi)壁涂抹一層滑石粉,之后放入爐內(nèi),溫度加熱至550℃,將一定量的鋅錠放入坩堝;待鋅錠熔化后,將一定量的鋁加入坩堝,保溫25min(攪拌輔助熔化),熔化后加入鎂塊,切勿使鎂漂于熔液上方,隨后加入氯化銨造渣,將溫度升到570℃~580℃左右,保溫30min。當(dāng)溫度降至450℃~470℃時即進(jìn)行澆鑄,模具提前預(yù)熱到50-60℃左右,每種合金在澆鑄之前需對元素含量進(jìn)行ICP化驗(yàn)(用車床將試樣車20g左右樣絲),化驗(yàn)合格后方可澆鑄成型。將澆鑄好的試樣機(jī)加工,進(jìn)行金相觀察、流動性、力學(xué)性能測試;

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

        2.1 鋁含量對鑄造鋅合金微觀組織的影響

        分別對含3%鋁、5%鋁、6%的鑄造鋅合金進(jìn)行了金相檢測,通過金相組織觀察,3%鋁的鑄造鋅合金組織為富鋅相+鋅鋁共晶組織(如圖1a、1b所示),5%鋁的鑄造鋅合金組織為鋅鋁共晶組織(如圖1c、1d所示),6%鋁的鑄造鋅合金組織為富鋁相+鋅鋁共晶組織(如圖1e、1f所示)。

        2.2 鋁含量對鑄造鋅合金流動性的影響

        通過自制的流動性檢測裝置(如圖2),分別對含鋁3%、5%、6%的鑄造鋅合金進(jìn)行了流動性檢測;在相同的環(huán)境及條件下,完成澆鑄并測量其螺旋流動曲線,結(jié)果如圖3所示,經(jīng)過測量,3%鋁的螺旋線長度為955mm,5%鋁的螺旋線長度為1040mm,6%鋁的螺旋線長度為915mm,如表2所示;所以,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,流動性最好的樣品是5%鋁鑄造鋅合金,其次是3%鋁鑄造鋅合金,最差的是6%鋁鑄造鋅合金。

        2.3 鋁含量對鑄造鋅合金抗拉強(qiáng)度的影響

        分別對含鋁3%、5%、6%的鑄造鋅合金進(jìn)行了拉伸試驗(yàn),每種含量進(jìn)行3組拉伸試驗(yàn),求3組平均值作為每種鋁含量的抗拉強(qiáng)度,結(jié)果如表2所示,含3%鋁的鑄造鋅合金抗拉強(qiáng)度為260MPa,含5%鋁的鑄造鋅合金抗拉強(qiáng)度為249MPa,含6%鋁的鑄造鋅合金抗拉強(qiáng)度為260MPa。

        3 分析

        由金相組織觀察可知,不同鋁含量的鑄造鋅合金其微觀組織不同,5%鋁的鑄造鋅合金組織主要為鋅鋁共晶,共晶組織以層片狀存在(如圖1c,1d所示),且對應(yīng)的熔點(diǎn)較低,故在一定鋁含量范圍內(nèi)共晶點(diǎn)的流動性最好,如圖3所示,5%鋁的鑄造鋅合金流動性最好;通過流動性及抗拉強(qiáng)度綜合分析,鋁含量對鑄造鋅合金的流動性及抗拉強(qiáng)度呈反比關(guān)系(如圖4所示)。

        4 結(jié)論

        (1)鋁含量影響著鑄造合金的流動性:隨著鋁含量的增加,流動性呈先增加后減弱的趨勢,當(dāng)鋁含量為5%時,其微觀組織為鋅鋁共晶,呈層片狀存在,流動性最佳。

        (2)隨著鋁含量的變化,鑄造鋅合金的抗拉強(qiáng)度隨之變化:鋁含量增加,其抗拉強(qiáng)度呈減弱后增強(qiáng)的趨勢,當(dāng)鋁含量為5%時抗拉強(qiáng)度最小。

        (3)隨著鋁含量增加,鑄造鋅合金的流動性及抗拉強(qiáng)度的變化趨勢相反。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 高存貞,楊滌心,謝敬佩,等.高鋁鋅合金研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].熱加工工藝,2010,39(7):23-26.

        [2] 張照超,黃福祥,阮海光,等.Ce對鋁鋅合金組織和性能的影響[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報,2017,31(2):56-61.

        [3] 涂梭,樊自田,劉富初,等.鋅合金壓鑄用二元復(fù)合水溶性鹽芯的制備與性能[J].工程科學(xué)學(xué)報,2017,39(11):1692-1698.

        [4] 郭亞希,謝敬佩,王文焱,等.Ti、B對ZA27合金組織及力學(xué)性能的影[J].熱加工工藝,2009,38(5):39-40.

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