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对高机能的无缝钢管的研究及新型无缝钢管在汽车工业中的开辟应用

上传时间:2017-03-02来源:红足一世手机版
进入21世纪今后,资本和情况的均衡以及可持续成长已经成为人类的首要问题,节能和环保已经成为现代财产的凸起特点。镁无缝的密度为1.816mn/cm3,是铝无缝的2/3,钢的1/4,是现实工程应用中最轻的金属材料。高压无缝管具有密度低、比强度和比刚度高、导热机能好、切削加工性好、、电磁屏障能力强以及减振和阻尼机能好、易于收受接管等一系列怪异的优势,知足了现代汽车工业对减重、节能的要求。高压无缝管已经成为汽车用材料的主要成长标的目的,被誉为21世纪的绿色工程材料。 高压无缝管部件应用于汽车工业中首要有如下优势:质量轻,其密度只有无缝钢管的2/3,换用镁无缝就可以减轻整车重量,并间接削减了燃油耗损量,降低排放;高压无缝管的比强度高于铝无缝和钢,比刚度根基不异,可以代替铝无缝和钢部件承受必然载荷;镁无缝具有杰出的锻造机能和尺寸不变性,易于加工,废品率低,从而可以降低出产成本;镁无缝具有杰出的阻尼系数,减振量年夜于铝无缝和铸铁,用于制造壳体可以降低噪声,用于制造座椅、轮圈可以减小震动,从而提高汽车的平安性和舒适性。是以高机能镁无缝,出格是耐高温镁无缝是进一步扩年夜镁无缝在汽车工业中的应用关头,也是汽车用高压无缝管材料的研究热点。 跟着全球一体化,中国汽车工业面对前所未有的,严重的国际竞争。降低汽车的碳排放,实现轻量化和低油耗,降低成本、提高产物竞争能力是中国汽车工业所急需解决的问题。镁无缝零部件应用于汽车工业中可以进一步减轻重量、降低车辆的燃耗和排放,从而实现降低汽车的碳排放。此外镁无缝材料的应用还可以提高车辆驾驶平安性和舒适性的要求,并提高汽车的手艺含量和档次。自20世纪80年月以来,镁无缝汽车零部件在欧洲和北美的工业发财国度呈现了持续快速增加的趋向。上汽公共的桑塔纳轿车率先在国内起头利用镁无缝变速箱壳体,并实现了批量出产。一汽集团企业的合伙企业一汽公共企业所出产的捷达、奥迪轿车有相当数目的部件就是镁无缝部件,可是因为那时一汽集团企业不具备出产镁无缝压铸件的能力,在引进车型时将镁无缝部件改为了铝无缝部件。今朝在德国公共企业出产的捷达A4、奥迪A4,、A6轿车的变速箱壳、聚散器壳、差速器壳等零件均为镁无缝压铸件。一汽轿车有限企业所出产红旗和飞跃轿车也正面对着经由过程采用镁无缝零部件实现减重、降低能耗等方面的问题。 一汽锻造有限企业按照镁无缝零部件的成长趋向,在集团企业和科技部科技攻关打算的撑持下,成立了镁无缝压铸出产基地,其年出产能力为1500吨高压无缝管压铸件。今朝已经实现了高压无缝管零部件的小批量供货,证实了镁无缝部件在汽车上应用的可行性。可是今朝还存在着一些有待于解决的手艺方面的难点制约着压铸镁无缝部件在汽车工业上的进一步应用,这首要表示在以下三个方面: 无缝钢管零件的强度不敷高,不克不及用于主要布局部件,需要提高无缝钢管的力学机能; 镁无缝零件在高温利用前提下发生蠕变,无法知足壳体类零部件的密封要求; 今朝商用高压无缝管的耐侵蚀机能较低,无法知足沿海天气的利用前提。 若是以上问题得不到不解决,镁无缝就不成能在汽车工业中获得普遍的应用,是以针对以上不足睁开高机能镁无缝材料的开辟,可以进一步提高镁无缝的应用规模,把握镁无缝变形和高温蠕变的根基纪律,为高机能汽车产物的开辟供给关头的手艺支撑和根基的材料数据。上述研究工作为拥有自立常识产权的新型镁无缝,提高一汽集团企业镁无缝压铸产物的档次、手艺含量以及产物的竞争能力都具有重年夜意义。 本文以开辟新型高机能高压无缝管为研究布景,按照汽车工业的现实需要出发,系统的研究了高压无缝管元素的添加对M16mn-9Al-1Zn系统组织与机能的研究,出格是其抗高温蠕变机能和耐蚀机能,并阐发了影响其抗蠕变机能的身分,在此根本上开辟了新型高强度、抗高温蠕变镁无缝。首要研究以下内容: (1)选择工艺机能杰出的基准无缝,并在此根本上开辟具有自力常识产权的,具有杰出压铸机能、无缝机能以及相对低廉无缝成本,高机能压铸镁无缝,并实现铸锭的财产化出产; (2)系统地研究在无缝钢管压铸前提下,稀土元素(Ce、Y、Nd等)和无缝元素(Mn、Si、Ca等)的添加对压铸镁无缝强度和高温蠕变机能影响和感化机理; (3)针对重型柴油机气缸盖罩盖的耐热要乞降链条室罩盖的抗扭要求,开辟出具有商用价值的压铸镁无缝,实现铸锭的贸易化出产; (4)实现镁无缝高压锻造的数值模拟阐发和工艺优化,实现批量出产。 本研究综合以上研究成果,得出如下结论:: 1.经由过程综合试验成功的开辟出了可适用化的、具有自力常识产权的高强度和抗高温蠕变的新型高压无缝管。新型镁无缝的常温抗拉强度比AZ91无缝超出跨越30MPa摆布,其最佳成分的蠕变量仅为AZ91无缝的1/20摆布,在强度和抗高温蠕变机能两个方面均较着跨越了AZ91无缝。 2.研究了M16mn-Al-RE-Zn系统、M16mn-Al-Zn-Si-Ca系统和M16mn-Al-Zn-Y(Nd)系统。此中自M16mn-Al-Zn-Y(Nd)系统中开辟出的AWZ和ANZ无缝的抗蠕变机能最佳,在150℃,50MPa前提下其蠕变变形量只有AZ91HP无缝在划一前提下蠕变量的1/20;自M16mn-Al-Zn-Si-Ca系统中开辟出的AZSC无缝钢管也具有较好的抗蠕变机能,其蠕变变形量为AZ91HP无缝在划一前提下蠕变量的1/10摆布。 3. M16mn-Al-Zn-Y(Nd)系统的强化机理首要为固溶强化,经150℃,100h蠕变后,在M16mn-Al-Zn-Y(Nd)系统的无缝中,没有发现有无缝相析出。M16mn-Al-Zn-Si-Ca系统的强化机理为在晶界处新形成M16mnx(Si,Ca)y相代替原有M16mn17A112相强化晶界所至。M16mn-Al-RE-Zn的强化机理首要强化机理为添加RE后在晶界处形成的Al11RE3相强化晶界所至。 4.在150℃,50MPa,100h的蠕变试验中发现了M16mn-Al-RE-Zn无缝系统中的强化相Al11RE3的分化,并据此诠释了AE系列无缝的在150℃前提下蠕变机能变差的原因。对所开辟3种无缝系统的新型高压无缝管的成本估算表白,在150℃前提下,M16mn-Al-Zn-Si-Ca系统无缝的抗蠕变机能中等,可以知足对蠕变机能要求一般的工作场所,并且其成本低于AZ91无缝;M16mn-Al-Zn-Y(Nd)系统无缝的抗蠕变机能最佳,可用于蠕变机能要求较高的工作场所,并且其成本仅高于AZ91无缝8%摆布。 在进行数值模拟工艺优化的根本上,采用AZ91X无缝进行了产物的现实压铸批量出产。试制了用于TA1策动机车的汽缸罩盖等3种产物。试制成果表白,所开辟的新型无缝的工艺机能杰出,完全可以知足汽车零部件的出产需要,今朝无缝钢管汽车零部件年产量已经达到120万件。
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