镁合金熔液除气工艺优化及其机理的研究

利用镁合金快速定量测氢仪研究了通Ar对AZ91镁合金熔体除气的效果,以及通Ar流量、通Ar时间及精炼温度三因子对精炼效果的影响.运用正交试验方法找到了通Ar除气工艺的最佳工艺参数匹配,即通Ar流量为1～1.5L/min,通Ar时间为20～25min,镁液温度为725～750℃.从热力学角度对镁液的除气机理进行了深入探讨,建立了导入镁熔体中惰性气体体积的定量热力学关系式.并进行了动力学方面的分析,通过试验发现,在理想条件下所推导的除气速率动力学方程式只能作为实际工程参考,理论计算与实际数值由于多个因素的影响无法较好吻合.     

镁合金中的氢及其除气方法

由于镁合金回炉料的回用增多,镁合金铸造方法多元化以及AZ91镁合金对显微气孔的敏感性,都要求镁合金熔炼时进行除气处理,但当前对镁合金中除气方法研究甚少.本文论述了镁合金中氢的来源及其机理,介绍了镁合金中几种除气方法,并对这些方法进行了评价和展望.     

镁合金熔液氢含量的数学模型

从材料热力学的角度,推导纯镁及镁合金熔液氢含量的数学模型,并结合已有的镁液中氢的溶解度的测试数据,得出镁熔液中氢的溶解度与镁液温度、氢分压之间的对数关系。该模型所计算的氢热焓值与Ovrelid理论值相吻合;将该数学模型计算值与已知的实测值相比较,该模型的合理性得到验证。     

熔覆材料与工艺参数对镁合金激光熔覆层缺陷的影响

镁合金激光熔覆层存在着大量的结构缺陷,这些缺陷制约着熔覆层的使用性能。为获得缺陷少的熔覆层,采用不同工艺参数在镁合金表面分别制备Cu-Ni涂层和Al-Cu涂层。本文主要利用金相显微镜观测方法,探究了激光熔覆材料、功率和扫描速度对缺陷的影响。通过分析缺陷形成机理,提出防治方法。结果表明,Al-Cu系熔覆层比Cu-Ni系熔覆层表面平整,内部结构缺陷少;当电流为130 A,扫描速度为1.5 mm/s时,熔覆层表面平整,内部缺陷少。因此,采用匹配的熔覆材料和优化工艺参数可以减少缺陷。     

铝合金和镁合金除氢方法及进展

由于铝合金及镁合金熔体熔炼过程中的大量吸氢而会严重影响合金的组织和性能,因此去除铝合金及镁合金熔体中的氢是一个非常重要的问题.本文详细总结了铝合金以及镁合金中氢的去除方法,最后指出了未来铝合金及镁合金中除氢方法的发展方向.     

用SF6混合气体保护镁合金熔液

论述了用ＳＦ６混合气体防止氧化的基本原理、方法。介绍了混合装置以及在实际生产中混合气体各组元的比例、流量及其调整方法     

阻流板对旋转喷吹ZL702A熔液精炼工艺参数的影响

在旋转喷吹条件下,通过增加阻流板,研究了在ZL702A铝合金熔体中通入Ar后的除气效果,利用正交试验对ZL702A进行了除气效率的分析。结果表明,除气时间、气体流量和转子转速是影响除气效率的三个主要因素。     

镁合金熔液含氢量的炉前快速检测研究

在提出了镁熔体含氢量测定的数学模型的基础上,采用微型计算机及控制电路,开发出适合于炉前使用的镁合金熔液快速测氢系统。利用该装置,对AZ91镁合金熔液进行了含氢量的炉前快速检测试验研究。结果表明,AZ91镁合金熔液在气体保护熔炼条件下,每100g镁熔液含氢量在6~14cm3范围内,并随温度的增加而提高。     

旋转喷吹水模拟镁合金熔体除气

在镁合金旋转喷吹除气模型基础上,利用水模拟确定气泡总表面积,研究转速、气体流量及喷头和坩埚直径比对除气效率的影响.结果表明,转速和气体流量对除气效率影响较大,通常条件下高气体流量和高转速除气效率较高;喷头和坩埚直径比例在1:3到1:5之间变化时除气效率变化不显著.     

工艺参数对镁合金板温成形模具圆角摩擦因数的影响

利用自行研制的摩擦测试装置进行了镁合金板温成形过程模具圆角部位摩擦测试试验。通过正交试验,探讨了温度、压边力、润滑状态3种工艺参数对模具圆角部位摩擦因数的影响,并采用统计方法对所得到的数据进行了分析,确定了影响摩擦因数的最优工艺参数组合和显著性因素。分析结果表明:温度220℃、压边力3 MPa和水基石墨润滑为最优工艺参数组合,3种工艺参数中,温度因素的影响最为显著,压边力因素影响一般,润滑因素影响最小。     

熔体超声处理对AZ91镁合金除气的影响

研究了超声处理对AZ91镁合金除气效果的影响。结果表明,采用超声波处理可以有效的去除镁合金熔体中的气体,从而提高铸锭的致密度。超声除气效果与施加功率和处理时间密切相关。在本实验条件下:超声功率105 W,处理时间60 s时除气效果最好,除气率可达73%。超声波不仅具有良好的除气效果,而且可以细化铸锭的铸态组织,均匀细小的组织则有利于气泡的上浮和熔体补缩;经过超声处理后,铸锭的硬度值可从未处理的30.7增大至74,提高了141%。     

Effect of ultrasonic melt treatment on degassing of Mg-6Zn-1Ca alloy

The effect of ultrasonic power and treatment time on degassing of Mg-6Zn-1Ca alloy was studied in this paper. The degassing effect was characterized by measuring densities of ingots. The results show that proper ultrasonic treatment can remove hydrogen from the melt of the Mg-6Zn-1Ca alloy. The ultrasonic degassing effect is closely related to the ultrasonic power density and treatment time. The degassing efficiency increases with an increase in ultrasonic power density when the melt is treated at 690 °C for 120 s, reaching its highest value at 1.2 W·cm-3. When the power density is 1.2 W·cm-3, with an increase in ultrasonic treatment time, the degassing efficiency increases at first, reaches its peak value at 120 s, then decreases as the ultrasonic treatment is further prolonged. In this experiment, the optimum degassing effect with an efficiency of 67.5 % is obtained by ultrasonic treatment with the power density of 1.2 W·cm-3 for 120 s. The maximum density of ingot can be increased from 1.8069 g·cm-3 to 1.8146 g·cm-3(increased by 0.43%).     

AZ91镁合金旋转喷吹除气理论分析及实验研究

通过分析旋转喷吹除气过程中氢在惰性气泡表面和金属熔体/空气界面的质量传输,建立适用于镁合金旋转喷吹除气的理论模型.通过计算,分析工艺参数对除气效率的影响.结果表明:随着旋转喷吹转速由230 r/min增大到330 r/min时,熔体中气泡总表面积由1.49×10-2m2增大到3.44×10-2m2,这增大了熔体中氢向气泡的单位时间扩散量,从而使除气效率随着转速的增加而增大.利用减压凝固方法对旋转喷吹除气的效果进行实验验证,实验结果与理论模型计算结果吻合较好.该模型可以用来指导镁合金熔体除气工艺的优化.     

熔体过热处理对AZ31镁合金凝固组织的影响

研究750、800、850、900和950℃不同熔体过热处理温度对AZ31镁合金凝固组织的影响规律.利用光学显微组织定量分析经不同温度过热处理所得AZ31镁合金的二次枝晶间距等组织特征差异;开发一种采用能谱分析结果计算Mg、Al和Zn等主要元素在一个枝晶单元内各个特征区域质量分数的方法,用以测评不同过热温度下凝固组织的成分均匀性.结果表明:当过热温度从750℃增加到900℃时,成分偏析减少,铸态组织中二次枝晶间距从13μm减小到9μm,多点随机显微硬度的平均值从36.5 HV增大到42.6 HV;AZ31镁合金较理想的熔体过热处理温度为900℃.     

电磁场对镁合金熔体的净化作用

对无磁场与静磁场作用下AZ61镁合金的凝固组织进行了研究.结果发现,静磁场作用下的镁合金凝固组织中夹杂物明显减少或呈球状分布,说明静磁场对AZ61镁合金熔体具有净化的作用,因此,静磁场可以改善镁合金的性能.     

Variation of hydrogen level in magnesium alloy melt

M agnesium alloy is one of the lightest metals used in industry. It offers numerous merits in physical, mechanical and casting properties: high specific strength and stiffness, good castability suitable for high pressure die casting, low density, high damping capacity, good thermal and electrical conductivity etc. [1] However, microporosity in the castings reduces mechanical properties [2-4] such as ultimate strength, yield strength, ductility and fatigue resistance. There are mainly two viewp…     

磁场参数对镁合金焊接接头力学性能的影响

在对5 mm厚的AZ31镁合金板进行TIG焊过程中,施加纵向交流变频磁场.试验过程中调节磁场参数对试样进行抗拉和硬度试验,采用扫描电子显微镜及光学金相显微镜对试样的焊缝进行显微组织和断口分析,研究磁场参数对AZ31镁合金接头组织和力学性能的影响规律,并对磁场作用机理进行研究.结果表明,外加纵向磁场可以促使电弧旋转对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使焊缝中晶粒组织得到细化,进而使焊接接头的抗拉强度和硬度等性能得到改善;当磁场电流为2 A,频率为20 Hz时,焊缝的力学性能达到最佳值,此时硬度为76.2 HV,抗拉强度为231 MPa.     

Establishment of hydrogen measurement system for magnesium alloy melt

The equations of hydrogen solubility in pure magnesium and its alloy were deduced based on thermodynamic analysis： for pure magnesium, lgc（H）=0.51g p（H2）-1 332/T＋0.568; for AZ91 alloy, lgc（H）=0.51g p（H2）-1 332/T＋0.483. Based on the above equations, a rapid and reliable measurement system for hydrogen content in magnesium melt was set up with CPU controller and electric circuit..With this instrument, measurement experiments were carried out to determine hydrogen content in AZ91 melt. The results show that the actual hydrogen level of AZ91 melt under gas protection varies from 0.06 mL/g to 0.14 mL/g at the temperature range from 650 ℃ to 750 ℃ and hydrogen content lineally increases with the increase of temperature.