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AlMg5Si2Mn(Magsimal-59)壓鑄鋁合金（化學(xué)成分）的開發(fā)應(yīng)用
1.高延性壓鑄合金的化學(xué)成份
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? |
?Si |
Fe |
Cu? |
?Mn |
?Mg |
?Zn |
?Ti |
其他? |
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?最小 |
2.0? |
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? |
0.5? |
?5.0 |
? |
? |
? |
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?最大 |
?2.5 |
?0.15 |
0.05? |
?0.8 |
?6.0 |
?0.08 |
0.20? |
?0.06 |
新開發(fā)的合金牌號：AlMg5Si2Mn，商業(yè)名稱Magsimal-59，具體的化學(xué)成份如表1所示。
表1合金AIM95Si2Mn的化學(xué)成份(質(zhì)量分?jǐn)?shù)％)
材料有較細(xì)的共晶組織,并且由兩相α-β固溶體及Mg2Si組成，如圖2所示。 共晶愈細(xì)，鑄件的斷口組織愈為光亮，更細(xì)的組織結(jié)構(gòu)呈白色。隨著細(xì)化組織的增加也提高了延伸性能。共晶體性能。共晶體愈粗，鑄態(tài)組織呈蘭色，強度增加而延伸性能下降。AlMg5Si2Mn合金還具有耐熱性，能承受溫度的突變。
3.抗腐蝕性能
對于含Mg量超過3%的Al-Mg二元合金而言，不會出現(xiàn)晶間腐性，但是卻會出現(xiàn)應(yīng)力裂縫腐蝕，其原因乃是在60～150℃溫度范圍內(nèi)，受到較長時間的熱應(yīng)力，其結(jié)果是β相Mg2Al3在晶界上析出所造成。但是對于AlMg5Si2Mn合金卻并無β相Mg2Al3存在因此既不會出現(xiàn)晶間腐蝕，也無應(yīng)力裂縫腐蝕存在的可能。此外，這種合金Cu量低，通過這種低的含Cu量再加上適當(dāng)?shù)腟i/Mg比，在鑄造組結(jié)中存在自由狀態(tài)的Si，也可能達(dá)到良好的抗腐蝕性能。
4力學(xué)性能
壓鑄件與砂型鑄造或金屬鑄造件一樣，都存在著對壁厚的敏感性，也會使力學(xué)性能有所高低的區(qū)別。圖3表明在壁厚為：4～24mm范圍內(nèi)，壁厚的大小對于鑄造組織的影響，當(dāng)樹枝狀晶明顯粗大時，也存在著細(xì)密的共晶組織，但是對于力學(xué)性能仍會產(chǎn)生不利的影響，這種影響程度皆綜合地繪制在圖4中。該圖系將鑄態(tài)力學(xué)性能、枝狀晶叉間距、壁厚及局部凝固時間組合在一起所得到的數(shù)據(jù)曲線。
圖3 鑄件壁厚與鑄態(tài)組織的關(guān)系
時效時間min(380℃)
圖5 Magsimal-59的力學(xué)生能在380℃時為時效時間的函數(shù)
5 疲勞強度
作為安全程度要求較高的構(gòu)件，在振動載荷條件下使用必須具有良好的疲勞強度。這里所取的試樣為4mm厚度的壓鑄平板作疲勞強度試驗，得出如圖6所示的維勒疲勞強度曲線(WOler曲線)
圖6 AIM95Si2Mn(MagsimaI一59)合金在鑄態(tài)時的疲勞曲線(wOhIer曲線)
6 焊接及沖壓鉚接-性能
A1Mg5Si2Mn的可焊性良好，此乃因為有共晶成份及高的含Mn量之故。以Mn合金作焊接時的添加成份有減少熱裂的傾向。焊接試驗也是采用4mm壓鑄平板試樣，開始先分成兩半，用W極Ar弧焊焊接一起，焊縫不經(jīng)過加工，焊條采用A1M94．5Mn合金。從圖7中可以觀察出焊縫區(qū)的組織，在焊料與鑄造組織的過渡區(qū)十分勻稱，在熱影響區(qū)的邊緣略有存在著粗大的Mg2Si相析出物，明顯地進(jìn)一墾到強化作用。
圖7 在4mm壓鑄平板上，w極Ar弧焊趵顯微結(jié)構(gòu)
表3未經(jīng)焊接及接過試樣的力學(xué)性能
本材料在薄壁條件下具有較高的延性，可以采用沖、鉚技術(shù)將鑄件與其他材料配伍連接或輥壓成型。
7 注意事項及應(yīng)用實例
AIMg5Si2Mn與所有的AIMg合金一樣，具有較高的凝固收縮率，壓鑄時要放出0．6％～1．0％的收縮率。正因為如此，鑄件的出模斜度至少要取1．5°。鑄件存在著內(nèi)應(yīng)力，影響到力學(xué)性能指標(biāo)。對于汽車零件而言，如對鑄件有高的伸長率的要求時，可以采用消除應(yīng)力的回火處理。熱處理的溫度取350～400℃，延時10～30分鐘，此時的屈服強度約下降40％，而伸長率卻提高50％。
熔化時要采用凈潔的坩堝，工具也要處理，凡含于合金中的雜質(zhì)，存在于細(xì)化劑或變質(zhì)劑中的雜質(zhì)，皆會導(dǎo)致鑄件伸長率的下降。
A1Mg合會與其他合金一樣，有較為強烈的氧化傾向，經(jīng)過快速熔化后，對A1M95S i 2Mn也要施行凈化與除氣。轉(zhuǎn)包、澆入壓室以及壓射過程中要求避免出現(xiàn)紊流。在澆入到相對溫度較低的模具中時，由于凝固時問短，需要高的充型速度，以獲得高的強度及伸長率值。經(jīng)驗指出：在內(nèi)澆口處的充型速度應(yīng)處于30～50m／S，但是模溫不宜超過160℃。
成功的實物壓鑄件的例證：
(1)方向盤(重量：0．8kg，尺寸：370×130mm)
(2)后橫梁(重量：3．1kg，尺寸：940×220×150mm)
(3)車身空問構(gòu)架接頭(重量：0．9kg，尺寸：41 0×220×260mm)
(4)輻條輪(帶有鋼質(zhì)制動環(huán))(重量：0．22kg，尺寸：100×80mm)
8 結(jié)語
新品種高性能壓鑄合金的開發(fā)和創(chuàng)新，乃是當(dāng)前國際社會中為了適應(yīng)產(chǎn)品高標(biāo)準(zhǔn)要求所掀起的一股熱潮，普遍受到有關(guān)部門的重視，成果也不斷涌現(xiàn)。預(yù)計不久的將來一定會有更多、更好的材料投入到市場中去。我們也應(yīng)陔跟上時代的需求，積圾地研制出屬于自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料，去填補其中的空白，為壓鑄產(chǎn)品的升級換代，進(jìn)一步提高作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)!
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