前言 在经济飞速发展的今天,人们的生活和出行越来越离不开汽车,对汽车的质量、性能、经济性和使用寿命提出了更高的要求。同时,基于节能、减排、降耗、轻量化等新发展理念的影响,汽车材料也越来越轻量化、高性能化、环保化。铝合金、镁合金等轻质金属得到了更多的研究和应用。然而,汽车零部件种类繁多,形状复杂,如缸体、变速箱、缸盖、车轮等。这些零件多为大型复杂的薄壁零件。因此,生产工艺逐渐转向压铸。汽车压铸件受到了行业的更多的关注和应用。虽然压铸工艺优于普通铸造工艺,表面更光滑,壁厚更薄,精度、强度更高,工艺简单,生产效率高,可大大节约原材料,但压铸工艺只适用于流体金属加工,其发展受到一定的 此外,压铸还存在一定的铸造缺陷,容易产生气孔、氧化物杂质等。而且压铸所需的设备和模具成本较高,不适合大批量生产。虽然我国的压铸技术日趋成熟,大大提高了汽车零部件的质量和性能,但基于行业和社会对汽车压铸件性能的高要求,必须不断发展和创新压铸技术,推广新型汽车压铸件。零部件的发展又向前迈进了一步。
1.测试
研究对象是 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件。Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 合金的原材料是纯镁锭、铝锭、锌锭、铈粉和纯度大于 99% 的细锰粉末。
熔炼在坩埚电阻炉中进行。首先,预热坩埚。坩埚变成暗红色后,在坩埚底部和周围撒上 RJ-2 助熔剂,然后分批加入镁锭、细锰粉、铈粉、铝锭和锌锭。所有成分熔化后,进行除渣和精炼。静置 10 分钟后,将合金液倒入 1250kN 卧式冷室压铸机的型腔中,并在 1250kN 卧式冷室压铸机上进行压铸试验。压铸过程中,保持模具预热温度 250℃、压射压力 90MPa 不变,改变浇注温度和压射速度。
所有压铸样品均未经过热处理。新型汽车压铸件锻件的主要尺寸为:外径 88 毫米、高 54 毫米、厚 5 毫米、内径 42 毫米、总长 101 毫米。
对新型 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车压铸件的力学性能在室温下进行测试。仪器采用 Instron8032 电子拉伸试验机,以 2mm/min 的恒定速度拉伸,记录强度、断裂后伸长率和断口。用 S-530 扫描电子显微镜观察形貌。室温下采用电化学腐蚀法测试耐腐蚀性,测试仪器为 PARSTAT 电化学三电极系统系统,腐蚀介质为 NaCl 溶液,浓度为 3. 5% ,以 0. 4mV/s 的速度进行极化曲线测试,并结合分析软件 Tafel 拟合,记录电化学参数(腐蚀电位),用 S-530 扫描电子显微镜观察腐蚀形貌。
2.测试结果和讨论
2.1 不同浇注温度下样品的机械性能测试
Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件样品在 3m/s 恒定注塑速度和不同浇注温度下的力学性能测试结果。可以看出,浇注温度越低,强度越低,提高浇注温度可以有效提高样品的抗拉强度和屈服强度,断裂后伸长率相对略有降低。浇注温度为 620、635、650、675、700 ℃ 时的抗拉强度分别为 237、253、268、257、242 MPa,屈服强度分别为 143、165、177、169、154 MPa,断裂伸长率分别为 8.9%、8.2%、7.9%、8.1%、8.4%。
可以看出,浇铸温度为 620℃时,试样的抗拉强度和屈服强度最小,断裂伸长率最大。此时,试样的力学性能最差;当浇注温度为 650°C 时,试样的抗拉强度和屈服强度最高,分别提高了 13.08% 和 23.与 620℃压铸相比,分别提高了 13.08% 和 23.78%,断裂后伸长率仅降低了 1%。此时的机械性能最好。当浇注温度继续升高时,试样强度下降,断裂伸长率降低,力学性能又开始下降。
2.2 不同注射速度下的样品机械性能测试
Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件试样在 650℃恒定浇注温度下,采用不同的注射速度制备:注射速度越慢,强度越低,注射速度 加速度能有效提高试样的抗拉强度和屈服强度,断裂后伸长率相对略有降低。在注射速度为 1、2、3、4、5m/s 时,拉伸强度分别为 241、255、268、259 和 244MPa,屈服强度分别为 152、164、177、168 和 153 MPa,断裂伸长率分别为 8.7%、8.4%、7.9%、8.2% 和 8.5%。由此可见,在注塑速度为 1m/s 时,样品的抗拉强度和屈服强度最小,断裂伸长率最大。此时试样的力学性能最差;当压铸速度为 3m/s 时,试样的抗拉强度和屈服强度最大,分别提高了 11.20% 和 16.与 1m/s 压铸速度相比,拉伸强度和屈服强度分别提高了 11.20% 和 16.45%,断裂伸长率仅降低了 0.8%。此时的机械性能最好。当压射速度继续增加时,试样强度下降,断裂伸长率降低,力学性能又开始下降。2.3 试样的拉伸断裂形态

Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件试样分别在 620 和 650℃压铸时的拉伸断裂图片。可以看出,在两种浇注温度下进行压铸时,试样的拉伸断裂均表现出典型的韧性断裂特征。在 620℃压铸时,试样的撕裂边缘较大,凹痕不规则,韧性较差;在 650℃压铸时,试样的凹痕明显减少,形状更加圆润,分布更加规则均匀,韧性大大提高。机械性能最佳。合成新型 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车压铸件样品在不同浇注温度下的强度和伸长率测试结果表明,通过优化 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件样品的优化考虑其力学性能,优选浇注温度为 650℃。
2.4 不同浇注温度下样品的抗腐蚀性
Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新压铸件样品的耐腐蚀性测试结果如图 6 所示。可以看出,浇注温度的升高会使样品的腐蚀电位正向移动,耐腐蚀性能得到改善。随着浇注温度从 620°C 升高到 650°C,样品的耐蚀性先升高后降低。浇注温度为 620、635、650、675 和 700°C 时的腐蚀电位分别为 -0.924、-0.913、-0.881、-0.893 和 -0.908V。可以看出,浇注温度为 620℃时,样品的腐蚀电位最负,耐蚀性最差;浇注温度为 650℃压铸时,样品的腐蚀电位最正,比 620℃压铸时的腐蚀电位更正。43mV 时,此时的耐蚀性最好。当浇铸温度继续升高时,样品的腐蚀电位开始负向移动,耐腐蚀性能又开始下降。
2.5 试样在不同注射速度下的抗腐蚀性能
Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件样品在 650℃恒定浇注温度和不同注塑速度下的耐腐蚀性测试结果。可以看出,加快注射速度可以使样品的腐蚀电位正向移动,提高耐腐蚀性能。随着注入速度从 1m/s 增加到 5m/s,样品的腐蚀电位由正向移动逐渐变为负向移动。注入速度为 1、2、3、4 和 5m/s 时的腐蚀电位分别为 -0.912、-0.906、-0.881、-0.892、-0.904V。可以看出,在压射速度为 1m/s 的压铸条件下,试样的腐蚀电位最负,此时试样的耐腐蚀性最差;在压射速度为 3m/s 的压铸条件下,试样的腐蚀电位最正,压力相对较高。当射出速度为 1m/s 时,正移为 31mV,此时的耐腐蚀性最好。当注入速度继续增加时,样品的腐蚀电位开始负向移动,耐腐蚀性又开始下降。
2.6 不同压铸工艺下样品的腐蚀形态
Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新压铸件样品在 620℃和 650℃压铸时的腐蚀形貌图片。可以看出,在 620℃压铸时,试样的腐蚀坑密集成群,腐蚀坑深度较深,此时的腐蚀程度严重;而在 650℃压铸时,试样的腐蚀程度大大降低,仅出现少量腐蚀点。Mg-9Al-1Zn-0.通过优化 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件试样在不同浇注温度下的耐腐蚀性能,可以知道试样在 650℃时的腐蚀电位测试值。5Ce 汽车新型压铸件试样的耐腐蚀性能考虑,优选浇注温度为 650°C。
当注入速度为 3m/s 时,试样表面的腐蚀点小而少,此时的耐蚀性最好;当注入速度提高到 5m/s 时,试样的腐蚀加剧,出现形状较大的腐蚀坑,耐蚀性降低。根据对 Mg-9Al-1Zn-0.根据 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件试样在不同压射速度下的腐蚀电位测试值可知,为了优化 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车新型压铸件试样的耐腐蚀性能,应在不同压射速度下对试样进行腐蚀电位测试。5Ce 汽车新型压铸件样品的耐腐蚀性,最好采用 3m/s 的注射速度。
3 结论
新型 Mg-9Al-1Zn-0.5Ce 汽车压铸件,并测试和分析其机械性能和耐腐蚀性能。总结如下