CN107876725B - 一种镁合金方向盘骨架的制备方法 - Google Patents

一种镁合金方向盘骨架的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镁合金方向盘骨架的制备方法，属于材料技术领域，主要采用AZ91‑F镁合金，以及真空压铸成型后固溶处理的制备工艺，替代AM50‑F/AM60‑F镁合金，及非真空压铸成型后不能再热处理的传统制备工艺。其中，压铸浇铸温度为670‑690℃，模具温度为200‑220℃，充型速度为80m/s，凝固压力为70MPa，模具型腔真空度为5KPa；固溶加热温度为415℃，保温时间为8h，冷却方法为空冷。与AM50‑F/AM60‑F镁合金方向盘骨架相比，AZ91‑T4镁合金方向盘骨架的静态抗拉强度提高20MPa；伸长率提高9%，R=‑1下的过渡疲劳寿命提高80‑100%，并在高应变幅时表现出较高的应变疲劳寿命。

Description

一种镁合金方向盘骨架的制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种高强韧镁合金方向盘骨架的压铸成型及热处理方法。
背景技术
近年来，环境与能源问题成为焦点，镁合金作为最轻的金属结构材料已成为研究热点。其中，Mg-Al系合金是目前应用最为广泛的压铸镁合金，方向盘骨架是应用最为普遍的镁合金压铸件，但目前所用合金牌号几乎都是AM50/AM60压铸镁合金，其特点是强度低于另一个广为应用的压铸镁合金牌号AZ91，但伸长率远大于AZ91。为此，目前很多研究试图开发一种强度达到AZ91压铸合金，塑性与AM50 /AM60压铸合金相当，成本也与AM50 /AM60压铸合金接近，流动性和热裂敏感性不高于AM50 /AM60压铸合金的新型合金，以满足承载能力较高的商用方向盘骨架轻量化与安全性的需求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是改善和提高方向盘骨架镁合金材料的力学性能，将通过真空压铸接着固溶处理的方法对AZ91镁合金进行改性，提高相同壁厚条件下镁合金方向盘骨架的承载能力，或在承受相同载荷条件下减小压铸件所需要的壁厚。采用本发明得到的AZ91-T4固溶态镁合金方向盘骨架，其强度、韧性及压铸成型工艺性能均明显要高于AM50/AM60压铸态镁合金。
技术方案：
一种镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：
该方法包括如下步骤：
（1）将AZ91镁合金铸锭烘干后装入熔炉内，覆盖保护气体并熔化；
（2）将溶化后金属液置于压铸机的压室中；
（3）真空压铸；压铸浇铸温度为670- 690℃，模具温度控制在200-220℃，模具型腔真空度控制在5-10KPa；
（4）固溶处理；加热温度为415±10℃，所述固溶处理加热速度设定为3-5℃/min，保温8-12h，出炉空冷至室温。
所述的镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：采用AZ91-F镁合金锭为原料。
所述的镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：所述固溶处理加热速度设定为3℃/min。
所述的镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：所述固溶处理温度设置为415℃。
所述的镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：所述固溶处理保温时间8h，出炉空冷至室温后不再进行人工时效处理。
优点及效果：
通过对真空压铸AZ91镁合金压铸态方向盘骨架进行固溶处理，可以明显提高材料的强韧性，特别是可提高R=-1下的应变疲劳过渡寿命80-100%，并在高应变幅时表现出具有较高的疲劳寿命。其综合性能指标明显优于目前广泛应用的AM50和AM60合金。
附图说明：
图 1 为本发明实施例1制备的AZ91-T4合金与AM50镁合金压铸态方向盘骨架取样的拉伸性能；
图 2 为本发明实施例1制备的AZ91-T4合金与AM50镁合金压铸态方向盘骨架取样的Basqin 和 Manson-Coffin曲线。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。
本方法包括以下步骤：
（1）将AZ91镁合金铸锭烘干后装入熔炉内，覆盖保护气体并熔化；
（2）将溶化后金属液置于压铸机的压室中；
（3）真空压铸；压铸浇铸温度为670- 690℃，模具温度控制在200-220℃，模具型腔真空度控制在5-10KPa；
（4）固溶处理；加热温度为415±10℃，所述固溶处理加热速度设定为3-5℃/min，保温8-12h，出炉空冷至室温。
本方法采用AZ91-F镁合金锭为原料。
固溶处理加热速度优选设定为3℃/min。
固溶处理温度优选设置为415℃。
所述固溶处理优选保温时间8h，出炉空冷至室温后不再进行人工时效处理。
所述通过真空压铸制备高致密度的AZ91-F 合金，其孔隙率小于1%。这样能够保证压铸件的致密度，可防止压铸件在热处理过程中产生起泡和变形。
实施例1
将真空压铸制备的AZ91-F 合金方向盘骨架放入到热处理炉中进行固溶处理，固溶处理温度设定为415℃，室温装炉，加热速度设定为3℃/min，保温时间设定为4h；完成固溶处理之后，取出样件空冷。所得方向盘骨架取样进行拉伸及疲劳性能测试，抗拉强度为245MPa，伸长率为 9.8%。如图2所示由低周疲劳寿命曲线对比可见，固溶处理对镁合金低周疲劳行为有很大的影响。固溶处理使得镁合金的韧性提高，使其过渡疲劳寿命（NT）显著增加，并在高应变幅时表现出具有较高的疲劳寿命。
实施例2
将真空压铸制备的AZ91-F 合金方向盘骨架放入到热处理炉中进行固溶处理，固溶处理温度设定为415℃，室温装炉，加热速度设定为3℃/min，保温时间设定为8h；完成固溶处理之后，取出样件空冷。所得方向盘骨架取样进行拉伸及疲劳性能测试，抗拉强度为240MPa，伸长率为 10%。
实施例3
将真空压铸制备的AZ91-F 合金方向盘骨架放入到热处理炉中进行固溶处理，固溶处理温度设定为415℃，室温装炉，加热速度设定为3℃/min，保温时间设定为12h；完成固溶处理之后，取出样件空冷。所得方向盘骨架取样进行拉伸及疲劳性能测试，抗拉强度为238MPa，伸长率为 10.8%。
结论：
通过对真空压铸AZ91镁合金压铸态方向盘骨架进行固溶处理，可以明显提高材料的强韧性，特别是可提高R=-1下的应变疲劳过渡寿命80-100%，并在高应变幅时表现出具有较高的疲劳寿命。其综合性能指标明显优于目前广泛应用的AM50和AM60合金。

Claims (2)

1.一种镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：
该方法包括如下步骤：
（1）将AZ91镁合金铸锭烘干后装入熔炉内，覆盖保护气体并熔化；
（2）将熔化后金属液置于压铸机的压室中；
（3）真空压铸；压铸浇铸温度为670-690℃，模具温度控制在200-220℃，模具型腔真空度控制在5-10KPa；
（4）固溶处理；加热温度为415℃，所述固溶处理加热速度设定为3℃/min，保温8-12h，出炉空冷至室温；
采用AZ91-F镁合金锭为原料。
2.根据权利要求1所述的镁合金方向盘骨架的制备方法，其特征在于：所述固溶处理保温时间8h，出炉空冷至室温后不再进行人工时效处理。
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