鎂合金材料熔鑄過程中施加激振力的效果研究

蔡力鉉 鐘首亮

摘 要：在對鎂合金的整體結構和組織進行消失模鑄造的行為時，通過機器振動的方式實現，有關機器振動對結構組織的影響和效果，本文將重點分析。除此之外，還有整個模鑄造在分散重新凝固的時候有關這個機體在受到機器振動時結構發生一系列的分化現象的研究。通過我們的研究和分析，我們可以得出這樣的結論：杜宇這種鎂合金的組成結構，尤其是內部的結構組織，運用機器振動的方法確實能夠達到顆粒更加細致的效果。同時這種鎂合金（特指AZ91）的結構組成主要是包括A-Mg等組織。通過機器振動，鎂合金的力學性能發生了很大的變化：即在保持1、5KN的激振力的條件下，這種美合金所產生的一種對抗強壓力度的力就會增加27%，這個數據主要是對比不使用機器振動的情況?？偨Y來說，只有這種情況下的鎂合金保持了最好的狀態，消失模鑄造后的功能特性也展現出最佳特性。但是如果我們把這個激振力在往上加大，這個時候就會出現內部組織的松散以及受力強壓度下降的情況。但是我們使用了機器振動，這個方法效果很好的原理就在于使得晶體在發生的過程中加速冷卻度以及細化重鑄的過程。

首先，對于消失模鑄造這個概念，我們已經有所了解，主要是一種新型的鑄造方法，與傳統的熔鑄方法相比，消失模鑄造具有更強的優勢特點：誤差少、效率高且省時省力。

對于一些鎂合金的材料來說，使用消失模鑄造的建模方法，其中加入機器振動的步驟，有關機器振動對于鎂合金材料的動力學效果影響確實有待研究和分析。鎂合金可以說是目前世界上結構重量最小的工程使用材料了，與其他材料相比來說，它的優勢主要在于強度、硬度高，再加上導電導熱減震功能以及回收率高這些優點，更重要的是它的普及應用：無論是在汽車制造商，還是我們生活中常見的電子計算機、電器工具等類似的產品外殼等部件都可以看到它的存在。所以說，有關這方面的研究發現對于現階段的工程機械制造方面有著重要的指導意義。

相比較而言，鎂合金更適合時代工程制造發展的主要原因在于它內部豐富密集排列的方六方晶體，所以我們對于鎂合金所受到的機器振動消失模鑄造的影響研究要更為密切。想要使得鎂合金功能特性發生本質性的變化，最好的辦法就是采用化學方法。最常使用的方法就是將MgCO3等類似的化學物質放到我們需要熔鑄的對象內，化學物質可以促進熔鑄物質發生反應，進而分解成為我們需要的成分。但是，這樣一來，就會出現由于MgCO3這類物質具有相當強的解析能力，會使得整體的溫度發生過高的變化，同時也會導致整個合金材料的氧化嚴重，如此下去，就不可避免的造成還沒有解析完全的鹽類使得整個被熔鑄的物體變得更加渾濁。

除此之外，通過分析研究我們得知，如果那些本身含有碳元素物質的東西發生了本質性的變化，一旦這些物質被不正確的方式進行處理加工過后，經歷的時間越長，這些有毒物質釋放的也就越多越久，這對于人們的生活環境有著極為強烈的損害。事實顯示，到目前為止來看，有關那些含有碳元素的化學物質發生本質變化的試劑的處理加工還是存在著嚴重的問題，我們希望可以進一步強化它的細致分解，最好的辦法就是尋找一種更加環保新型的試劑來替代，在這方面還有待研究。

根據研究顯示：鎂合金材料本身的優勢可以使得消失模鑄造技術發揮出更好的效果，可以說這種材料本身是很適宜采用這種新型鑄造技術的。通過分析，我們看到技術進行時，那些特別適用的振動臺，對于鎂合金材料起到了非常好的細致晶體組織結構的效果，尤其是受到動力學的刺激和影響。很明顯的對比結果：新技術的使用相較以前而言更加簡單，成本也比較低，最重要的這是一種采用物理性質使得本質發生變化的方法，對于環境的保護也有著很好的效果。

縱觀東西方全球，在這方面的研究已經取得了初步的成效。研究人員嘗試著使用一些比較超前的設備比如超聲機器振動等，來對這個熔鑄過程加入機器振動的效果，并對這方面的研究做了更加深入的挖掘。

我們采用物理變質的方法進行試驗，其中選用了新型的鎂合金材料，加入了一定量化學酸類物質后，進行熔鑄，實驗結果如下：

通過表1，我們看到鎂合金材料的試驗樣品在進行熔鑄的過程中，發生了一定的變化：

1，機器振動的影響

實驗過程中采用機器振動所產生的影響主要是針對鎂合金材料在進行模型熔鑄過程中的內部組織結構的變化。具體的實驗結果我們可以通過圖1的圖像進行一個直觀的顯示觀察。

我們發現，在熔鑄的過程里，最開始產生的晶體組織結構容易發生被細化的變化，而且因為這個溫度變化也是局限在一定的成都范圍內，所以我們能看到激振力并沒有對這個沉淀過程產生多大的影響。

2，晶體組織發生細致變化的原理研究

鎂合金（AZ91）在進行熔鑄的過程時，內部的晶體組織發生的變化在使用機器振動和不適用機器振動兩種不同情況下呈現出不同的效果，具體可參見如圖2。

3，動力學功能特性的變化研究

當這個激振力開始變成1KN的時候，采用物理變質方法的優勢就顯現出來了。從這個角度，我們看到機器振動的物理方法對于熔鑄后的鎂合金材料的強度改變產生了很好的改善作用。

4，鎂合金才倆不同部位的微觀組織變化研究

沒有經過機器振動這一步驟熔鑄后材料的斷口面貌顯示出很大面積相比較而言面積越大，材料就越脆生，越是容易發生斷裂的現象。我們使用2KN的機器振動力度加入這個熔鑄過程，就出現了鎂合金材料同樣是發生了斷裂現象，不過由于這個發生斷裂的解理面積比較著之前很小，所以就出現了撕裂的現象。從這個角度來看，對鎂合金材料進行熔鑄的過程中施加一個合適的激振力，也就是采用機器振動確實是更具優勢，它可以顯著改良這個材料的細微組織結構，而且對于環保比較著化學變質的方法更具優越性。

通過以上的試驗，我們對于激振力施加采用物理變質方法的研究有了更加深刻的認識。首先，對于熔鑄過程中使用機器振動，這個激振力可以使得鎂合金組織發生撕裂性的組織細化，同時組織內部的成分也發生了一定的變化，與添加化學物質來達到變質的方法比較，更能體現出低成本，高環保的優勢。

其次，激振力的施加在熔鑄的過程中大大促進了冷卻度，細化內部組織的進程，效果也是讓我們非常滿意。最后，采用機器振動的熔鑄效果，我們可以通過實驗清楚的了解到它對于熔鑄后材料的組織結構以及功能特性的改良效果，但是我們也要注意這個激振力的力度大小，過猶不及的后果反而是降低了材料的強度，試驗顯示，1.5KN的機器振動力，可以使材料在熔鑄后的功能特性達到最優。