摘要
交通工具轻量化的需求促进了镁合金在汽车领域的应用，其中变速箱体、传动箱体等部件既要求成型工艺的简约化又要求材料具有良好的高温力学性能，而压铸耐热稀土镁合金同时兼顾了这两方面的优点，因此得到了较为广泛的应用。目前针对耐热稀土镁合金的压铸工艺与微观组织之间的研究还相对较少，关于模具优化改进更是鲜有研究。因此，本文选用两种高性能耐热稀土镁合金(AE44稀土镁合金和JDM1稀土镁合金)，通过X射线同步辐射断层扫描及重构技术和二维表征技术，对不同压铸工艺生产的AE44镁合金以及JDM1镁合金铸件中的孔洞、缺陷带、预结晶组织(ESCs)的形貌和分布进行表征，建立压铸工艺-微观组织-力学性能之间的关系，进而反馈优化压铸工艺。 在AE44镁合金铸件的研究中，系统地研究了不同工艺参数（慢压射速度、快压射速度、增压压力）对铸件微观组织和力学性能的影响。结果表明，ESCs的尺寸和数量主要受到压室中的慢压射速度（ESCs生长时间）和进入型腔中的快压射速度（ESCs分布和破碎）的影响。孔洞缺陷的形成与ESCs密切相关，尤其是大尺寸的缩松孔洞。当慢压射速度增加到0.2m/s时，ESCs的面积百分数和孔洞缺陷总体积分别减少61%和50%。当增压压力增加到13.7MPa时显著提升了金属液的补缩能力，减少了47%的孔洞总体积。拉伸断口表明铸件的断裂形式主要受ESCs分布的影响，韧窝多出现在ESCs较少的表层区域，而解理断裂发生在ESCs聚集较多的心部区域。铸件的力学性能与ESCs的数量和孔隙率成反比关系。其中，AE44压铸镁合金在慢压射速度为0.2m/s、快压射速度为2.75m/s、增压压力为13.7MPa的工艺参数下获得最佳的力学性能。 在JDM1镁合金铸件的研究中，我们系统的研究了增压压力和模具优化设计对压铸镁合金微观组织与力学性能的影响。结果表明，ESCs的团聚有助于缩松孔洞缺陷的产生。增压压力通过改善金属液的补缩能力，显著减少了大尺寸的缩松孔洞。ESCs收集器通过对压室中的ESCs进行收集，有效的减少了ESCs的尺寸和数量，其中ESCs的面积百分数和平均尺寸分别减少了7%和8μm。此外，连续交错的缺陷带组织得到了改善，缺陷带区域和心部区域的大尺寸缩松孔洞显著减少。引入ESCs收集器后拉伸断口表明因ESCs减少解理断裂减少而韧窝增多。另外，JDM1压铸稀土镁合金的力学性能与ESCs的面积百分数密切相关。
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