高性能铸造镁合金及大型铸件制备加工关键技术

本书是“材料先进成型与加工技术丛书”之一。本书是作者团队近年来在铸造镁合金领域最新科研成果的总结，涵盖铸造镁合金新材料发展、铸造工艺手段和产品应用等内容。作者团队发展了高性能铸造镁合金材料，提出了铸造合金晶粒细化、熔体氧化物过滤净化、缺陷控制等技术原型，制备了大型复杂铸件并实现了在汽车、航空航天等领域的应用。本书重点介绍了铸造镁合金新材料发展、铸造镁合金的晶粒细化、镁合金熔体氧化物的过滤净化、热裂和微孔缺陷及控制以及大型复杂铸件的制备关键技术。

目录
总序
前言
第1章 绪论 1
1.1 铸造镁合金概述 1
1.1.1 Mg-Al系铸造镁合金 2
1.1.2 Mg-Zn系铸造镁合金 7
1.1.3 Mg-RE系铸造镁合金 9
1.2 铸造镁合金力学性能的影响因素 12
1.2.1 元素固溶 12
1.2.2 晶粒尺寸 15
1.2.3 第二相 15
1.2.4 原子偏聚 16
1.3 大型复杂镁合金铸件的制备及质量影响因素 18
参考文献 21
第2章 高性能铸造镁合金 28
2.1 引言 28
2.2 VW92超高强度铸造镁合金 29
2.2.1 VW92的铸态组织与力学性能 29
2.2.2 VW92的固溶态组织与力学性能 31
2.2.3 VW92的时效态组织与力学性能 35
2.3 AZ81-Ce低成本高性能铸造镁合金 39
2.3.1 AZ81-Ce的铸态组织与力学性能 39
2.3.2 AZ81-Ce的固溶态组织与力学性能 43
2.3.3 AZ81-Ce的时效态组织与力学性能 46
2.4 AZ81-Sb低成本高性能铸造镁合金 49
2.4.1 AZ81-Sb的铸态组织 49
2.4.2 AZ81-Sb的固溶态组织与力学性能 50
2.4.3 AZ81-Sb的时效态组织与力学性能 52
参考文献 53
第3章 铸造镁合金的晶粒细化 55
3.1 引言 55
3.2 金属化合物异质形核的条件与影响因素 55
3.2.1 晶体学匹配性 56
3.2.2 形成时间与稳定性 56
3.2.3 颗粒尺寸分布与数量 57
3.2.4 合金成分与冷却速度 58
3.3 Al2Ca化合物对镁及镁合金晶粒细化的影响 58
3.3.1 Al2Ca化合物对纯镁晶粒细化的影响 58
3.3.2 Al2Ca化合物对AZ31镁合金的晶粒细化作用 61
3.3.3 Al2Ca化合物对AZ31镁合金性能的影响 66
3.4 Al2Y化合物对镁合金晶粒细化的影响 67
3.4.1 Al2Y化合物对Mg-Y合金的晶粒细化作用 67
3.4.2 Al2Y化合物对Mg-RE合金的晶粒细化作用 85
3.4.3 Al2Y化合物对Mg-Al合金的晶粒细化作用 96
3.4.4 Al2Y化合物的晶粒细化机制 98
3.4.5 Al2Y化合物对镁合金性能的影响 101
3.5 Al2Ce化合物对镁合金晶粒细化的影响 106
3.5.1 Al2Ce化合物对Mg-Al-Ce合金的晶粒细化作用 106
3.5.2 Al2Ce化合物的晶粒细化机制 113
3.5.3 Al2Ce化合物对镁合金性能的影响 116
参考文献 119
第4章 镁合金熔体氧化物的过滤净化 123
4.1 引言 123
4.2 镁合金熔体氧化物净化方法及影响因素 123
4.2.1 熔体氧化物净化方法 123
4.2.2 影响熔体氧化物净化的因素 126
4.3 镁合金熔体逆向过滤净化 127
4.3.1 概述 127
4.3.2 镁合金熔体逆向过滤净化过程的水力学模拟实验 128
4.3.3 基于水力学模拟的镁合金熔体逆向过滤净化行为 131
4.3.4 镁合金熔体逆向过滤净化过程的数值模拟 137
4.4 镁合金熔体逆向过滤净化装备 143
4.4.1 逆向过滤装置设计 143
4.4.2 镁合金熔体逆向过滤系统开发 152
参考文献 155
第5章 镁合金铸造热裂及控制 157
5.1 引言 157
5.2 镁合金热裂的影响因素 158
5.2.1 合金特性 158
5.2.2 工艺特性 159
5.2.3 模具结构 160
5.3 镁合金材料的热裂行为 161
5.3.1 Mg-10Gd-xY-1Zn-0.5Zr合金热裂行为 161
5.3.2 Mg-6Gd-xY-0.5Zr合金热裂行为 168
5.3.3 稀土微合金化AZ91合金的热裂行为 177
5.3.4 稀土微合金化AM60合金的热裂行为 188
5.4 镁合金铸件的热裂行为 198
5.4.1 铸件热裂的数值模拟与实验表征 198
5.4.2 镁合金汽车仪表盘支架的压铸热裂行为 201
参考文献 205
第6章 镁合金微孔缺陷及控制 209
6.1 引言 209
6.2 典型的镁合金微孔缺陷 209
6.2.1 气孔 209
6.2.2 缩松 210
6.2.3 缩孔 211
6.3 镁合金微孔缺陷实验表征 212
6.3.1 气孔 212
6.3.2 缩松 213
6.4 镁合金微孔缺陷预测与模拟 217
6.4.1 缩松和缩孔的预测判据 217
6.4.2 熔体中气泡与障碍物的相互作用模拟 218
6.4.3 气泡与枝晶间的相互作用模拟 222
6.5 镁合金微孔缺陷控制 224
6.5.1 气孔 224
6.5.2 缩松和缩孔 226
参考文献 226
第7章 镁合金大型复杂铸件的制备及应用 229
7.1 引言 229
7.2 镁合金大型复杂铸件设计与制备基础 230
7.3 镁合金大型汽车零部件压铸技术及应用 231
7.3.1 汽车零部件压铸用镁合金材料 232
7.3.2 汽车典型零部件结构设计 233
7.3.3 汽车典型零部件压铸工艺优化及缺陷控制 238
7.3.4 汽车典型零部件制备 243
7.3.5 其他汽车零部件及其应用 247
7.4 镁合金大型航空航天构件铸造技术及应用 248
7.4.1 镁合金环件离心铸造-环轧复合工艺 248
7.4.2 镁合金环形锭坯的离心铸造 251
7.4.3 大型镁合金环件的环轧制备 256
7.4.4 镁合金环件应用前景 260
参考文献 261
关键词索引 262