伯樂(lè)智能聯(lián)合上海交大發(fā)表鎂合金半固態(tài)研究論文

2025-03-14 09:21:59 來(lái)源：伯樂(lè)智能閱讀量：10943 評(píng)論

　　半固態(tài)注射成型(thixomolding)工藝，作為鎂合金綠色制造的新星，正逐步在3C產(chǎn)品、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域綻放光彩。該工藝通過(guò)加熱金屬至半固態(tài)，利用剪切力破壞樹(shù)枝晶，確保液相中初生固相以近球形、等軸狀且細(xì)小的形態(tài)均勻分布，再通過(guò)高速凝固獲得細(xì)晶材料。相較于傳統(tǒng)壓鑄，半固態(tài)注射成型不僅加熱溫度更低，還無(wú)需保護(hù)氣體，節(jié)能與環(huán)保效果顯著。

　　新興技術(shù)引領(lǐng)綠色制造

　　近期，上海交通大學(xué)曾小勤教授團(tuán)隊(duì)攜手伯樂(lè)智能裝備股份有限公司，針對(duì)AZ91D鎂合金的半固態(tài)注射成型工藝展開(kāi)了深入研究。研究團(tuán)隊(duì)利用伯樂(lè)智能的MTX300E設(shè)備，在580℃至640℃的溫度范圍內(nèi)，分析了不同注射溫度下鎂合金的微觀組織特征與強(qiáng)塑性機(jī)制。

【伯樂(lè)智能作為該SCI論文的共同完成單位】

　　研究成果以《The effect of hierarchical cell structure and internal pores on the mechanical properties of thixomolded AZ91D magnesium alloy》為題，于2024年6月在中國(guó)知網(wǎng)首發(fā)。文章第一作者為上海交通大學(xué)材料學(xué)院的谷立東博士，共同作者包括曾小勤教授、尚曉晴助理教授及鄧俊均研發(fā)總監(jiān)等。

　　研究?jī)?nèi)容及成果

不同溫度下半固態(tài)注射成型AZ91D的流動(dòng)性與顯微組織

　　研究團(tuán)隊(duì)用伯樂(lè)智能MTX300E設(shè)備，在580℃-640℃間選7種溫度制備樣品。結(jié)果顯示，注射溫度越高，固相率越低，流動(dòng)性越好。580℃時(shí)固相率43.8%，610℃降至5.1%。雖液態(tài)流動(dòng)性更佳，但半固態(tài)因避免傳統(tǒng)壓鑄的不利影響，在某些制造中更具優(yōu)勢(shì)。

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不同溫度下半固態(tài)注射成型AZ91D鎂合金的固相率

不同注射溫度的半固態(tài)AZ91D鎂合金的力學(xué)性能變化

　　鎂合金屈服強(qiáng)度隨注射溫度提高而增高，抗拉強(qiáng)度和延伸率先增后減。620℃時(shí)綜合性能最佳，屈服強(qiáng)度170MPa，抗拉強(qiáng)度273MPa，延伸率7.2%。半固態(tài)AZ91D合金由多層級(jí)胞狀組織構(gòu)成，高強(qiáng)度源于細(xì)小晶粒。液相區(qū)晶粒約5μm，提供細(xì)晶強(qiáng)化。組織均勻，無(wú)各向異性。

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不同注射溫度的半固態(tài)AZ91D合金的多層級(jí)胞狀組織

不同注射溫度的半固態(tài)AZ91D合金的凝固組織

　　高分辨XCT技術(shù)研究顯示，低注射溫度時(shí)，高固相率導(dǎo)致觸變特性，孔隙形成與初生固相比例相關(guān)，過(guò)多固相致孔隙填充差，易產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)撕裂缺陷。高注射溫度時(shí)，樣品出現(xiàn)缺陷帶，含大量不規(guī)則孔隙。640℃時(shí)獨(dú)立孔隙最多。620℃下AZ91D合金主要缺陷為縮孔。

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不同注射溫度的半固態(tài)AZ91D合金的內(nèi)部缺陷

多層級(jí)胞狀結(jié)構(gòu)細(xì)觀變形的晶體塑性仿真結(jié)果

　　最終，通過(guò)全場(chǎng)晶體塑性仿真，分析了AZ91D合金(含多層級(jí)胞狀組織)的微觀變形。初始粗晶無(wú)論軟硬取向均不承受高應(yīng)力，固相率增高導(dǎo)致合金強(qiáng)度下降，但適量初始粗晶有利于增強(qiáng)塑性。

　　前沿技術(shù)引領(lǐng)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型

　　本研究系統(tǒng)探究了半固態(tài)注射成型AZ91D鎂合金的顯微組織特征與力學(xué)性能，闡明了工藝參數(shù)與材料性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為該技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的工藝優(yōu)化與性能提升提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

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