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伯樂智能聯(lián)合上海交大發(fā)表鎂合金半固態(tài)研究論文

2025-03-15 08:30:17來源：伯樂智能 閱讀量：2819 評論

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　　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、新能源汽車等領域綻放光彩。該工藝通過加熱金屬至半固態(tài)，利用剪切力破壞樹枝晶，確保液相中初生固相以近球形、等軸狀且細小的形態(tài)均勻分布，再通過高速凝固獲得細晶材料。相較于傳統(tǒng)壓鑄，半固態(tài)注射成型不僅加熱溫度更低，還無需保護氣體，節(jié)能與環(huán)保效果顯著。
 
　　新興技術引領綠色制造
 
　　近期，上海交通大學曾小勤教授團隊攜手伯樂智能裝備股份有限公司，針對AZ91D鎂合金的半固態(tài)注射成型工藝展開了深入研究。研究團隊利用伯樂智能的MTX300E設備，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塑性機制。
 
【伯樂智能作為該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月在中國知網(wǎng)首發(fā)。文章第一作者為上海交通大學材料學院的谷立東博士，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。
 
　　研究內(nèi)容及成果
 
不同溫度下半固態(tài)注射成型AZ91D的流動性與顯微組織
 
　　研究團隊用伯樂智能MTX300E設備，在580℃-640℃間選7種溫度制備樣品。結果顯示，注射溫度越高，固相率越低，流動性越好。580℃時固相率43.8%，610℃降至5.1%。雖液態(tài)流動性更佳，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。
 
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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鎂合金的力學性能變化
 
　　鎂合金屈服強度隨注射溫度提高而增高，抗拉強度和延伸率先增后減。620℃時綜合性能最佳，屈服強度170MPa，抗拉強度273MPa，延伸率7.2%。半固態(tài)AZ91D合金由多層級胞狀組織構成，高強度源于細小晶粒。液相區(qū)晶粒約5μm，提供細晶強化。組織均勻，無各向異性。
 
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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技術研究顯示，低注射溫度時，高固相率導致觸變特性，孔隙形成與初生固相比例相關，過多固相致孔隙填充差，易產(chǎn)生細長撕裂缺陷。高注射溫度時，樣品出現(xiàn)缺陷帶，含大量不規(guī)則孔隙。640℃時獨立孔隙最多。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
 
多層級胞狀結構細觀變形的晶體塑性仿真結果
 
　　最終，通過全場晶體塑性仿真，分析了AZ91D合金(含多層級胞狀組織)的微觀變形。初始粗晶無論軟硬取向均不承受高應力，固相率增高導致合金強度下降，但適量初始粗晶有利于增強塑性。
 
　　前沿技術引領制造業(yè)綠色轉型
 
　　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性能，闡明了工藝參數(shù)與材料性能之間的構效關系，為該技術在工業(yè)應用中的工藝優(yōu)化與性能提升提供了理論依據(jù)和實踐指導。
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