熔模精密铸造新型Mg-Zn-Al合金的显微组织及力学性能

　　AZ91合金具有较好的力学性能、抗腐蚀性和铸造性，目前在工业中用量最多，但其高温抗蠕变性较差，无法在120℃以上使用。有对高Zn的Mg-Zn-Al合金进行研究，结果表明，金属型重力铸造的Mg-10Zn-4Al-xCa合金和Mg-8Zn-4Al合金具备与AZ91相当的室温力学性能，且高温抗蠕变性远优于通用的AZ91D合金。因此，高锌含量的镁合金具有较大的实际应用潜力。
　　熔模精密铸造(InvestmentCasting)为铸件结构设计提供了充分的自由度，能够实现近净尺寸成形(nearnetshape)，是小型复杂铸件的主要铸造方式，已在钢铁、钛合金、高温合金以及铝合金铸件生产中得到广泛应用。但目前，镁合金铸件的生产还很少采用熔模精密铸造，对于一些复杂薄壁结构以及对表面粗糙度和尺寸公差要求严格的镁合金铸件，熔模精密铸造工艺具有显著优势。本文研究了熔模精密铸造Mg-9%Zn-3%Al(wt.%)(简写为ZA93，下同)合金凝固过程的显微组织及不同热处理工艺对合金显微组织和力学性能的影响，为发展新型低成本、高性能镁合金及其铸造成形技术提供参考。
　　实验合金的名义成分为Mg-9%Zn-3%Al(wt.%)。将纯Mg(99.9%)用低碳钢坩埚在井式电阻炉中熔化，然后依次加入纯Al(99.9%)，纯Zn(99.9%)和Al-10wt%Mn中间合金，熔体经精炼和菱镁矿变质后，在740℃浇铸至预热到250℃的型壳中。所得样品采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)分析，得到的实际合金成分为Mg-8.66wt%Zn-2.61wt%Al-0.19wt%Mn。浇熔模精密铸造的型壳共6.5层，包括2层面层和4层背层。型壳采用硅溶胶涂料，面层和背层耐火材料料分别为刚玉砂和煤矸石粉，封浆采用背层涂料，每层型壳干燥时间不少于20h。涂壳完成后，在850℃烧结2h。
　　熔模铸造ZA93合金的显微组织由α-Mg相、准晶I-相和共晶ε-MgZn相组成。熔模铸造ZA93合金的凝固路径为：合金的液相线温度和固相线温度分别为322℃，准晶I-相与共晶ε-MgZn相形成温度分别对应为342、332℃。T4热处理对熔模铸造ZA93合金的力学性能没有明显影响，但是T6热处理后合金的屈服强度和抗拉强度分别提高了76%和82%，分别达到151和203MPa。