文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
Mg-Gd-Y-Zr合金的热裂和流动性研究
姓名:黄玉光
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:吴国华
20090201
上海交通大学硕士学位论文
Mg-Gd-Y-Zr 合金热裂与流动性研究
摘要
针对高强耐热 Mg-Gd-Y-Zr 合金易产生热裂倾向及流动性差的问题,采用约束
热裂棒法,热裂环法、热裂测试系统以及流动性试样,系统研究了不同精炼剂、
浇注温度及合金元素对该合金热裂及流动行为的影响,并探讨了 Mg-10Gd-3Y-Zr
合金的热裂机理。主要成果如下:
Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的凝固后期,由于共晶反应导致出现“冲击收缩”和相应
的“冲击应力”, 而“冲击应力”的出现是 Mg-10Gd-3Y-Zr 合金热裂产生的直接
诱发因素。
采用约束热裂棒法研究了八种不同精炼剂对 Mg-10Gd-3Y-Zr 合金热裂倾向性
的影响。研究结果表明:JDMJ+5%GdCl3 和 RJ6+5%GdCl3 两种精炼剂能显著降低
Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的热裂倾向性。未经过精炼的 Mg-10Gd-3Y-Zr 合金约束热裂
棒试样热裂因子 HCS(Hot Cracking Susceptibility)为 8;经过 JDMJ+5%YCl3 和
RJ6+5%GdCl3 精炼后,Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的 HCS 降低为 0,合金的抗热裂性能
明显提高。
研究发现,Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的热裂倾向性随着浇注温度的升高而升高。
Gd 和 Y 元素的加入增大了合金的热裂倾向性。而随着 Zr 元素的加入量的增加,
热裂倾向性先降低后增加,当 Zr 含量达到 %时,合金热裂倾向性因子 HCS 为
0。
采用约束热裂棒法、热裂环法以及热裂测试系统对比研究了 Mg-10Gd-3Y-Zr
合金与 AZ91D 的热裂性能,结果表明,上述二种合金的 HCS 分别为 8 和 32;抗
热裂力约分别为 340N 和 40N;临界断裂尺寸分别为 53mm 和 48mm。研究发现,
Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的热裂倾向性低于 AZ91D 的热裂倾向性。
JDMJ+5%GdCl3 与 RJ-6+5%GdCl3 二种精炼剂能显著提高合金的流动性。未精
炼情况下,金属型流动性试样长度为 780mm;经过 JDMJ+5%YCl3 熔剂精炼后,合
金流动性试样长度增加至 1270mm;经过 RJ6+5%GdCl3 熔剂精炼后,流动性试样
长度增加至 1113mm。通过分析流动性试样中夹杂物,发现这两种精炼剂能显著降
低 Mg-10Gd-3Y-Zr 合金中夹杂物含量,表明夹杂物含量是影响合金流动性的主要
因素之一。
在一定温度范围内,Mg-10Gd-3Y-Zr 合金的流动性随浇注温度的升高而提高,
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当浇注温度由 690℃至 770℃时,流动性试样长度由 595 mm 增加到 995 mm;但
浇注温度升高到一定程度后,流动性试样长度增加的幅度越来越小。Gd 和 Y 元素
能提高合金的流动性。而随着 Zr 元素含量的提高,合金的流动性先增加后降低,
当 Zr 含量达到 %时,流动性试样长度达到最大值 1050mm。
关键词:热裂倾向性,流动性,约束热裂棒法,热裂环法,热裂测试系统
上海交通大学硕士学位论文
Study on the Fluidity and Hot Tearing Behavior of
Mg-Gd-Y-Zr Alloys
ABSTRACT
Mg-Gd-Y-Zr as one of the high-performance magnesium-heavy rare earth alloys
is very attractive for aerospace military and racing automotive industries because of
their high specific strength and good thermal stability. When casting products of
Mg–Gd–Y–Zr alloys are developed to plex and thin in structure, hot tearing and
bad fluidity are ing a more serious problem than ever before. HCS (Hot Cracking
Susceptibility