摘要: 對 Mg－9Al－1Zn－0. 5Ce 汽車新型壓鑄零部件試樣進行了壓鑄成型，并進行了力學性能和耐腐蝕性能的測試和分析。結果表明: 隨澆注溫度的升高和壓射速度的加快，試樣的抗拉強度、屈服強度先增大后減小，腐蝕電位正移后逐漸負移，伸長率變化幅度較小，力學性能和耐腐蝕性能均先提升后下降; 與 620 ℃ 澆注溫度壓鑄時相比，650 ℃ 澆注溫度下的抗拉強度、屈服強度分別增大了 13. 08%、23. 78%，斷后伸長率減小了 1%，腐蝕電位正移了 43 mV; 與 1 m/ s 壓射速度壓鑄時相比，3 m/ s 壓鑄下的抗拉強度、屈服強度分別增大了 11. 20%、16. 45%，斷后伸長率減小了 0. 8%，腐蝕電位正移了
31 mV。Mg－9Al－1Zn－0. 5Ce 汽車新型壓鑄零部件的壓鑄工藝參數優選為: 650 ℃始鍛溫度、3 m/ s 壓射速度。

關鍵詞: Mg－9Al－1Zn－0. 5Ce 合金; 壓鑄零部件; 澆注溫度; 壓射速度; 力學性能; 耐腐蝕性能

前言在經濟高速發展的今天，人們的生活和出行越來越離不開汽車，對汽車的質量、性能、經濟性、使用壽命等有了更高的要求。同時基于節能減排、降耗、輕量化等全新發展理念的影響，汽車用材料更趨于輕質、高性能、環保，鋁、鎂合金等輕質金屬得到了更多的研究和應用［1］。而汽車零部件種類繁多，形狀復雜，如缸體、變速箱、缸蓋、輪轂等，多為大型、復雜薄壁件，因而在生產工藝上，逐漸轉向壓鑄，汽車用壓鑄零部件受到行業內更多的關注和應用［2－4］。雖然壓鑄工藝優于普通的鑄造技術，表面更光滑，壁更薄，精度、強度更高，工藝簡單，生產效率高，能極大地節省原材料，但是壓鑄工藝僅適宜流動性金屬加工，發展受到一定的限制，且壓鑄也存在一定的鑄造缺陷，易產生氣孔、氧化雜物等，而且壓鑄所需設備模具等成本更高，因此適合進行大批量生產［5－7］。雖然我國的壓鑄技術日趨成熟，極大地提升了汽車零部件的質量與性能，但是基于業界和社會對汽車壓鑄零部件性能的高要求，所以還需不斷地研發和創新壓鑄技術，促進汽 車 新 型 壓 鑄 零 部 件 的 發 展 更 上 一 個臺階［8－10］。

1、試驗
研究對象為Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件，Mg－9Al－1Zn－0.5Ce合金的原材料選用純度為99%以上的純鎂錠、鋁錠、鋅錠、鈰粉、細錳粉，其化學成分見表1。熔煉在坩堝電阻爐內進行，首先預熱坩堝，待坩堝呈現暗紅色后將RJ－2熔劑撒在坩堝底部和四周，分批次加入鎂錠、細錳粉、鈰粉、鋁錠、鋅錠，待所有成分都熔化后進行扒渣、精煉，靜置10min后，將合金液澆入1250kN臥式冷室壓鑄機的模腔內，在1250kN臥式冷室壓鑄機上進行壓鑄試驗。壓鑄過程中，保持模具預熱溫度250℃、壓射比壓90MPa不變，改變澆注溫度和壓射速度。試樣的壓鑄工藝參數見表2。所有壓鑄試樣都未進行熱處理。圖1是汽車新型壓鑄零部件鍛件，主要尺寸為:外徑88mm、高度54mm、厚度5mm、內徑42 mm、總長101mm。

表1  Mg－9Al－1Zn－0.5Ce鎂合金的化學成分(質量分數)

Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件的力學性能在室溫環境下測試，儀器選用Instron8032型電子拉伸試驗機，以2mm/min速度勻速拉伸，記錄強度及斷后伸長率，斷口形貌用S-530掃描電鏡進行觀察。耐腐蝕性能采用電化學腐蝕方法進行室溫測試，測試儀器為PARSTAT電化學三電極體系系統，腐蝕介質為NaCl溶液，濃度3.5%，以0.4mV/s速度進行極化曲線測試，并結合分析軟件進行Tafel擬合，記錄電化學參數(腐蝕電位)，腐蝕形貌用S-530掃描電鏡觀察。

2、試驗結果及討論

2.1 不同澆注溫度下試樣的力學性能測試
Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣于3m/s恒定壓射速度下，經不同的澆注溫度制備下的力學性能測試結果見圖2?？梢钥闯?澆注溫度越低，強度越小，澆注溫度的升高能夠有效增強試樣的抗拉強度和屈服強度，斷后伸長率相對略有減小。620、635、650、675、700℃澆注溫度下的抗拉強度分別為237、253、268、257、242MPa，屈服強度分別為143、165、177、169、154MPa，斷后伸長率則分別為8.9%、8.2%、7.9%、8.1%、8.4%。由此可見:620℃澆注溫度下試樣的抗拉強度與屈服強度均最小，斷后伸長率則最大，此時試樣的力學性能最差;650℃澆注溫度壓鑄時，試樣的抗拉強度和屈服強度最大，分別較620℃壓鑄時增大了13.08%、23.78%，斷后伸長率僅減小了1%，此時力學性能最佳。當澆注溫度繼續升高，試樣的強度下降，斷后伸長率減小，力學性能又開始下降。

2.2 不同壓射速度下試樣的力學性能測試
Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣于650℃恒定澆注溫度下，經不同的壓射速度制備下的力學性能測試結果見圖3。

由圖3可以看出:壓射速度越慢，強度越小，壓射速度的加快能夠有效增強試樣的抗拉強度和屈服強度，斷后伸長率相對略有減小。1、2、3、4、5m/s 壓射速度下的抗拉強度分別為241、255、268、259、244MPa，屈服強度分別為152、164、177、168、153 MPa，斷后伸長率則分別為8.7%、8.4%、7.9%、8.2%、8.5%。由此可見:1m/s壓射速度下試樣的抗拉強度與屈服強度均最小，斷后伸長率則最大，此時試樣的力學性能最差;3m/s速度壓鑄時，試樣的抗拉強度和屈服強度最大，分別較1m/s壓鑄時增大了11.20%、16.45%，斷后伸長率僅減小了0.8%，此時力學性能最佳。當壓射速度繼續增加，試樣的強度下降，斷后伸長率減小，力學性能又開始下降。2.3試樣的拉伸斷口形貌

圖4是Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣分別經620、650℃澆注溫度壓鑄時的拉伸斷口圖片?？煽闯?兩種澆注溫度壓鑄時，試樣的拉伸斷口處均呈現出典型的韌性斷裂特征。620℃壓鑄時試樣的撕裂棱粗大，韌窩不規則，具有較差的韌性;650℃壓鑄時試樣的韌窩顯著減小，形狀較為圓潤，分布較規則、均勻，韌性極大提升，力學性能最佳。綜合不同澆注溫度下的Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的強度和伸長率的測試結果可以得知，從優化Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的力學性能考慮，優選650℃澆注溫度。

2.4  不同澆注溫度下試樣的耐腐蝕性能

Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣于3m/s恒定壓射速度下，經不同的澆注溫度制備下的耐腐蝕性能測試結果見圖6?？梢钥闯?澆注溫度的升高能夠使試樣的腐蝕電位顯著正移，耐腐蝕性能得以提升。隨澆注溫度從620℃升高到650℃，試樣的耐腐蝕性能先提升后下降。620、635、650、675、700℃澆注溫度下的腐蝕電位分別為－0.924、－0.913、－0.881、－0.893、－0.908V。由此可見，620℃澆注溫度下試樣的腐蝕電位最負，此時試樣的耐腐蝕性能最差;650℃澆注溫度壓鑄時，試樣的腐蝕電位最正，較620℃壓鑄時正移了43mV，此時耐腐蝕性能最佳。當澆注溫度繼續升高，試樣的腐蝕電位開始負移，耐腐蝕性能又開始下降。

2.5    不同壓射速度下試樣的耐腐蝕性能

Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣于恒定650℃澆注溫度下，經不同的壓射速度制備下的耐腐蝕性能測試結果見圖7?？梢钥闯?壓射速度的加快能夠使試樣的腐蝕電位顯著正移，耐腐蝕性能得以提升。隨壓射速度從1m/s加快至5m/s，試樣的腐蝕電位正移后逐漸負移，1、2、3、4、5m/s壓射速度下的腐蝕電位分別為－0.912、－0.906、－0.881、－0.892、－0.904V。由此可見，1m/s壓射速度壓鑄下試樣的腐蝕電位最負，此時試樣的耐腐蝕性能最差;3m/s壓射速度壓鑄時，試樣的腐蝕電位最正，較壓射速度1m/s時正移了31mV，此時耐腐蝕性能最佳。當壓射速度繼續增大，試樣的腐蝕電位開始負移，耐腐蝕性能又開始下降。
2.6  不同壓鑄工藝下試樣的腐蝕形貌
圖8是Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣分別經620、650℃澆注溫度壓鑄時的腐蝕形貌圖片?？煽闯?620℃壓鑄時，試樣的腐蝕坑呈密集團狀，坑深度較深，此時腐蝕程度嚴重;650℃壓鑄時試樣的腐蝕程度大大減輕，僅有少量的腐蝕點出現。聯系不同澆注溫度下的Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的腐蝕電位測試值可以得知，從優化Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的耐腐蝕性能考慮，優選650℃澆注溫度。
速度加快至5m/s，試樣的腐蝕程度加重，出現了較大形狀的腐蝕坑，耐腐蝕性能下降。聯系不同壓射速度下的Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的腐蝕電位測試值可知，為優化Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的耐腐蝕性能，優選3m/s壓射速度。

3 結論
采用不同的澆注溫度和壓射速度對Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣進行了壓鑄成型，并進行了力學性能和耐腐蝕性能的測試和分析?，F總結如下:

(1)隨澆注溫度的升高和壓射速度的加快，試樣的抗拉強度、屈服強度先增大后減小，腐蝕電位正移后逐漸負移，伸長率變化幅度較小，力學性能與耐腐蝕性能均先提升后下降。650℃澆注溫度、3m/s壓射速度下Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的抗拉強度、屈服強度最大，斷后伸長率最小，腐蝕電位最正，力學性能和耐腐蝕性能最佳。

(2)與620℃澆注溫度壓鑄時相比，650℃澆注溫度下的抗拉強度、屈服強度分別增大了13.08%、23.78%，斷后伸長率減小了1%，腐蝕電位正移了43mV;與1m/s壓射速度壓鑄時相比，3m/s壓鑄下的抗拉強度、屈服強度分別增大了11.20%、16.45%，斷后伸長率減小了0.8%，腐蝕電位正移了31mV。

(3)為優化Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的力學性能和耐腐蝕性能，Mg－9Al－1Zn－0.5Ce汽車新型壓鑄零部件試樣的壓鑄工藝參數優選為:650℃始鍛溫度、3m/s壓射速度。