1引言

跟着航天航空产业的进展，对构件轻量化的请求越来越高。镁合金构件的运用也越来越遍及，且构件构造趋于大型化、繁杂化，构造成效一体化。为了满意铸件的本能及尺寸请求，广大采取树脂砂反重力锻造成形。但是，树脂砂型放心胸大且成份繁杂，易与镁合金产生氧化反映引发焚烧。当今，还未能完全处置镁合金焚烧题目，锻造进程阻燃已成为限制高本能镁合金铸件临盆的关键本领瓶颈及平安隐患。

航天镁合金锻造进程阻燃囊括熔炼进程中的阻燃和充型固结进程中的阻燃两个方面。当今，大部份的钻研办事盘绕着熔炼进程中的阻燃本领及阻燃机理伸开。纵然有些熔炼进程的阻燃本领亦可运用于充型固结进程的阻燃，如气体掩护本领。不过熔炼进程的阻燃没有思考合金液与铸型之间的互相影响，于是与现实临盆有较大区别。离别先容镁合金熔炼进程和充型固结进程的阻燃本领。

2熔炼进程掩护

2.1熔剂阻燃

镁合金熔炼进程熔剂掩护是欺诈低熔点无机化合物融解后造成液态掩护，断绝合金液与空气，进而防止焚烧。当今国内罕用的掩护熔剂是RJ系列熔剂，此顶用得最为遍及的是RJ-2熔剂，首要构成物为MgCl2、NaCl、KCl、BaCl2、CaF2等。熔剂法能有用阻燃，但同时带来二次混浊、设置侵蚀，冶金品德下落等题目，探求新的工艺取代熔剂掩护法是镁合金锻造临盆中的急迫钻研方位。

2.2气体阻燃

2.2.1惰性气体掩护

并不是一齐的惰性气体均能做为镁合金熔体的掩护气。罕见的惰性气体N2可与镁产生反映，镁与氮气的化学反映方程式为：

3Mg+N2=Mg3N2（1）

Mg3N2膜并不能反对镁合金持续焚烧。Mg与Ar不产生化学反映，可做为掩护气运用。但由于在Ar掩护前提下，镁合金表面不能造成精细的掩护膜，Mg蒸气也许一直挥发，故不宜将纯Ar做为镁合金熔体的掩护气体。也许参加小量的SO2、BF2等，经过其与镁合金反映造成的精细氧化物膜反对Mg的挥发。

2.2.2反映性气体掩护

反映性气体掩护依托特定氛围与镁合金反映造成能反对镁合金持续焚烧的氧化膜层。罕用的反映性掩护气体有CO2、SO2和含F气体等。

年，SimonP.Cashion等人提议用HFC-a（即四氟乙烷（1,1,1,2-tetrafluoroethane），又称RA制冷剂）做为阻燃掩护气体。在熔炼和锻造温度下，HFC-a比SF6有更好的阻燃功效。其余，HFC-a与镁合金造成的表面膜展现出了显然的“残留效应”（ResidualEffect），在搀和气体消逝后还能有较永劫间的阻燃掩护功效。

2.3合金化阻燃

当今，钻研觉察的首要阻燃合金化元素有Ca、Be、Zn、RE等，合金元素能使得合金表面造成精细的氧化膜，抵达阻燃功效。除了上述参加简单的合金化元素外，为了抬高阻燃功效的同时取得优越的力学本能，通常向镁合金中参加搀和元素，如Ce和Ca搀和，Be、Si和RE搀和，Be、Ca搀和等。稀土元素也许细化镁合金晶粒，抬高其室温及高温力学本能，于是大批钻研办事盘绕稀土元素伸开。钻研说明Ce、La、Y等稀土元素均能造成含稀土的化合物，抬高氧化层精细性，具备优越的阻燃功效，如Mg-2.89Y-4.41Ce液态合金能在℃无掩护0.5h而不产生焚烧。

3锻造进程的阻燃

锻造进程中型腔内氛围常与镁合金反映引发焚烧，于是在锻造进程中也一定选用需要的阻燃举措。

为了断绝镁合金与氧气反映，如英国的KirkPrecision公司以及美国的WhitemetalCasting公司采取的热室压铸机均运用Ar气掩护[14，15]，航天大型镁合金铸件均采取砂型，无奈完结热室锻造，不过也许模仿冷室工艺，欺诈Ar2掩护停止浇注。除了Ar2外，还可采取CO2/SF6掩护气等。不过在临盆中，这些掩护气领悟混浊处境，况且难于职掌。

保守的阻燃方法实用领域有限，关于航天大型镁合金铸件固结进程的焚烧题目，尚无靠得住的工艺法子。其根根源因在于，树脂砂锻造的起燃机理当今还不精确。型腔内的氧化起燃进程又无奈直接察看，给钻研办事增加了妨碍。

哈尔滨产业大学与上海航天周详机器钻研所合营，领先开展了针对大型镁合金铸件锻造进程焚烧题目的钻研。从铸件氧化起燃机理登程，盼望取得科学靠得住的阻燃本领。首先欺诈傅里叶转换红外光谱本领对航天大型镁合金锻造罕用的PEP-SET树脂砂的热分解进程停止了钻研，以精确型腔氛围改变规律。如图1所示，为不同热冲锋温度下，PEP-SET树脂砂不同气体成份浓度改变。探测停止说明，首要型腔热分解氛围为CO2、CO、NO、CH4和C2H6。且树脂砂热分解逸出的氛围按照不变按序：首先是NO、CO和CO2，当该三种气体逸出速度抵达峰值后，CH4和C2H6浓度抬高，NO等气体浓度下落。

搭建的熟练安设如图2所示，经过节制反映室内的氛围和温度摹拟合金熔体在型腔内所处的处境，完结了对型腔内熔体氧化起燃进程的直接察看和钻研。如图3所示，为纯镁在PEP-SET树脂砂热解氛围下，不同温度和保温时候造成表面氧化物状貌及厚度改变情形。当今已精确了树脂砂型腔内的氛围改变规律，节制了Mg-Al系、Mg-RE系、Mg-Zn系合金在该氛围下的氧化起燃进程。

基于上述钻研成绩，特殊针对树脂砂锻造进程，提议了基于阻燃的铸件热节节制、型腔氛围积极节制等工艺思绪，从底子上制服镁合金熔体在锻造进程中的氧化起燃。

4停止语

当今镁合金阻燃本领钻研首要针对熔炼进程伸开，锻造充型与固结进程阻燃钻研还相当缺乏。特殊是航天大型镁合金树脂砂锻造进程的焚烧题目亟待处置。关于锻造充型固结进程阻燃本领钻研，应从其起燃机理动手，节制起燃的氛围前提和温度前提，精确起燃的动力学进程，才略一针见血，提议科学有用的阻燃工艺计划，这是他日航天繁杂镁合金铸件成型进程阻燃工艺的钻研路径与方位。

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