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汽车轻量化是汽车工业领域的重要发展路径之一。稀土镁合金凭借其优越的性能,已经成为汽车轻量化发展过程中重点研究对象并逐步开始应用于生产实践中。转向节是最为关键的汽车结构部件之一,目前还没有相关研究使用镁合金作为转向节材料,因此有必要对其展开研究。本文以镁合金汽车转向节为研究对象,系统地研究了材料筛选、低压铸造工艺优化、热处理工艺优化和转向节的性能。目的是实现MgGd-Y-Zr合金在汽车转向节上的应用。同时希望能够以此次全面系统的研究过程为后续的镁合金应用提供理论和实践指导。首先梳理当前应用于汽车行业的商用铝合金性能,并与常见的商业镁合金体系对比,发现GW系、GN系和WE系的稀土镁合金在力学性能方面相较于AZ系、AM系、AS系等普通非稀土系镁合金具有明显的优势。GW63K镁合金在T6态具有198MPa的屈服强度和7.1%的延伸率,满足汽车转向节对材料性能的要求。采用AnyCasting软件模拟研究低压铸造的工艺。得到最理想的工艺组合为:添加冷铁实现转向节局部区域的性能强化;1.1倍大气压的峰值压力实现平稳、快速充型;745℃的浇铸温度使铸件具有理想的凝固顺序和凝固速率。并预测了铸件不同部位的晶粒尺寸。通过材料热处理工艺优化,确定了转向节的最佳热处理工艺参数,具体为:500℃下8小时固溶处理,200℃下24小时时效处理。GW63K镁合金T6态下屈服强度和延伸率分别为175 MPa和10%,能够满足转向节的性能要求。转向节中各部位铸态下能够观察到分布在晶界的共晶化合物,其组织形态呈现为条块状,整体第二相含量较少,晶粒尺寸大小在50μm到90μm之间。T4态下能够观察到大部分的第二相已溶解到镁基体中,只有少部分未溶解,晶粒尺寸没有明显增大。T6态下能够观察到晶粒内部析出麻点状第二相,析出相尺寸小于1μm,并且呈现出条状的分布。具有纳米尺度的析出相和相对细小的晶粒尺寸是材料获得高强韧性的主要因素。铸件各部位在T4处理后屈服强度下降至130 MPa区间,延伸率提升至10%以上,在T6处理后均具有明显优于铸态的力学性能,屈服强度均超过170MPa,延伸率均超过5%。铸件中心厚大区域延伸率较低的最主要原因是由于在实际铸造过程中该区域凝固速度较慢而导致的晶粒尺寸偏大(>90μm)。对铸件12处部位的晶粒尺寸测量值与预测值进行对比,6处偏差在5%以内,5处偏差在5-10%,仅1处出现偏差大于20%。总体来说,可以认为预测值和测量值具有较好的一致性。佐证了通过模拟进行低压铸造工艺优化具有有效的指导意义。转向节通过了制动疲劳试验、紧急制动疲劳试验和弯曲疲劳试验,在J向弯曲试验这项施加应力最大的测试中出现失效。对比转向节各部位取样的力学性能,裂纹产生部位属于转向节关键受力部位中性能较为薄弱的环节,故出现失效。