由于镁合金轻质和易于压铸成型的优点，镁合 金压铸件在汽车工业中广泛应用。 部分作为结构 件使用的镁合金铸件对力学性能有较高的要求，这 些力学性能与微观组织紧密相关。 已有较多镁合金 微观组织的研究。 宏观偏析在镁合金压铸件中广泛 存在，已有研究指出其对疲劳性能存在显著影响。 本文进一步研究高压压铸 AM60B 合金组织中的宏 观偏析对铸件硬度的影响。
实验材料与方法
采用 AM60B 合金在力劲 DCC630M 压铸机上 进行高压压铸，熔炉温度 690℃ ，保压压力 120 MPa 。 压铸件取自大批量生产中，模具温度已保持周期性 变化，实物图和取样位置如图 1 。 样品经粗磨、精磨、 抛光。采用乙酸 - 苦味酸溶液 (10 mL 乙酸， 4.2 g 苦味 酸， 10 mL H 2 O 和 70 mL 酒精 ) 对组织进行腐蚀，在 Olympus-BX51M 光学显微镜下观察微观组织。采用 Future-Tech FM-800 硬度计测其维氏硬度， 负载力 为 2 N ，持续时间为 10 s 。
实验结果与分析
2.1 组织特征
图 2(a) 显示了样品横截面的微观组织。 其中，白 色部分为 α-Mg ，偏黑色部分为共晶组织。 从图 2(b) 可以更清晰地观察到，偏黑色部分由灰色的二次 α-Mg 和黑色的 β-Mg 17 Al 12 组成。从图 2(a) 中可以观 察到三个典型的特征： ① 除了几个小的圆形气孔，截 面呈现密实的组织特征。 这主要是因为样品截取的 位置离压室近，尽管压射过程中有气体卷入，但是在 高的冲头压力作用下，样品内孔洞的生长受到限制； ② 铸件内呈现明显的宏观偏析特征。 可以观察到在 接近样品表面区域， 出现两条区别于周围组织的偏 黑色带状组织，该带几乎平行于铸件表面。 带的颜 色偏黑说明了该处较周围组织含有更多的共晶。图 2(c) 和 (d) 分别显示了图 2(a) 中的带内组织 (c 处 ) 和带外组织 (d 处 ) ，比较两者可以看出，带内的共晶 相含量更多，且尺寸更大。这种偏析带的形成可以解 释为，宽凝固范围的合金在保压凝固阶段，接近铸件 表面的高固相率的静止枝晶网络层和接近中心的流 动的枝晶网络层间形成局部富含溶质的区域， 即偏析 带， 该区域促进了保压补缩阶段内部金属液的流动； ③ 在铸件的中心区域， 可以观察到黑色弯曲的偏析 通道以及椭圆形的偏析孔。前者的形成可以解释为， 凝固末期， 凝固收缩和冷却收缩在铸件中心产生高 的应力，导致已经连接的枝晶网络开裂，富含溶质的 液相填充该区域形成了弯曲的偏析通道。 后者的形成同样是应力将枝晶网络拉离， 只是发生时间较前 者早， 形成的区域大。 由以上微观组织特征分析可 知，组织内出现了明显的宏观偏析。
2.2 硬度
图 3(a) 显示了样品截面两个区域的维氏硬度分 布。 压痕位置如图 2(a) 红色直线显示，从样品截面的 表层处到中心，再到表层，点之间的距离为 400 μm 。 可以观察到，两个区域内的硬度为 45~60 HB 。 这主 要是因为微观组织内的 α-Mg 晶粒为发达的枝晶， 在枝晶臂间分布着共晶组织。 而压痕的尺寸为 70~90 μm ，压痕位置一般都包含有 α-Mg 枝晶和共 晶组织，只是在不同的位置比例会有差别。 由于 α-Mg硬度小，而共晶组织硬度大，所以硬度呈现一定范围 内波动的特征。 可以观察到，在某些压痕处，出现了 异常高的硬度值。如压痕 i 和压痕 ii 。其中，压痕 i 位 于图 2(a) 所示的硬度 1 区域的偏析带位置内，该位 置出现了共晶相的富集。 而压痕 ii 位于图 2(a) 所示 的偏析孔内， 内部包含有小的 α-Mg 晶粒和大量的 共晶相，导致了异常高的硬度值。 可以总结到，由于 组织内的宏观偏析， 铸件内出现了不均匀的硬度分 布。通常来说，接近于表层的宏观偏析显著影响铸件的 疲劳性能。因此，如果铸件有高的力学性能要求，有必 要对铸件的宏观偏析进行控制。
(1) 在压铸 AM60 合金铸件中观察到了 3 种宏观 偏析形式：偏析带、偏析通道和偏析孔。
(2) 铸件中的大部分区域硬度呈现均匀分布，在 富含共晶的偏析区域，硬度值异常高。
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