變形鎂合金的晶粒細(xì)化工藝研究.pdf

1、鎂合金由于具有密度低、阻尼性能好、以及比強(qiáng)度和比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)成為汽車、電子行業(yè)首選的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。但是鎂合金的強(qiáng)度較低和塑性變形能力較差，限制了它作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍。在合金中加入晶粒細(xì)化劑是物理冶金中強(qiáng)化合金并提高合金綜合力學(xué)性能的主要途徑之一。本文在總結(jié)有關(guān)鎂合金各種晶粒細(xì)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，用Ca、Ca/Si、A1<,3>Ti和Al<,4>C<,3>作為晶粒細(xì)化劑在純鎂和變形鎂合金AZ31中進(jìn)行了系列工藝實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用光學(xué)金

2、相分析(OM)，掃描電鏡(SEM)，電子束微區(qū)分析(EDAX)，X射線衍射分析，等離子耦合光譜(ICP)等多種分析和測(cè)試手段，較系統(tǒng)和深入地研究了幾種晶粒細(xì)化劑對(duì)純鎂和變形鎂合金AZ31組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響及其作用機(jī)理。 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)少量Ca(≤0.3wt％)加入到純鎂和AZ31合金中后，能夠顯著地細(xì)化鑄錠組織，但繼續(xù)增加Ca的加入量后，細(xì)化效果不明顯。在AZ31中，Ca的加入與Al形成A1<,2>Ca相，它具有顆粒狀和片狀

3、的兩種形貌。在含少量Ca的AZ31合金中再加入少量Si，會(huì)在合金中形成彌散分布的顆粒狀Mg<,2>Si相。與單獨(dú)加入Ca相比，Ca和Si同時(shí)加入細(xì)化效果更明顯。過量的加入Ca或Si(>0.3wt％)，在合金組織中生成的Al<,2>Ca或Mg<,2>Si相會(huì)連接成脆性的網(wǎng)狀組織或漢字狀組織，細(xì)化效果減弱。 在純鎂和AZ31合金中加入少量的AllOTi中間合金和Al-C預(yù)制塊后，能分別形成多邊形顆粒Al<,3>Ti和Al<,4>C<

4、,3>。兩者作為晶粒細(xì)化劑，同樣可以顯著地細(xì)化鑄態(tài)合金的晶粒尺寸。與A1<,3>Ti相比，Al<,4>C<,3>作為晶粒細(xì)化劑的效果更佳。過量的加入Al<,3>Ti或Al<,4>C<,3>，與Ca/Si晶粒細(xì)化劑一樣，并不能提高晶粒細(xì)化劑的細(xì)化效果。 在AZ31中加入各晶粒細(xì)化劑后，各鑄態(tài)合金的屈服強(qiáng)度均隨細(xì)化效果的增強(qiáng)而提高，規(guī)律服從Hall-Petch公式。在用砂型模制備的AZ31合金中加入適量的Ca、Ca/Si、A1<,3

5、>Ti和Al<,4>C<,3>細(xì)化劑后，鑄態(tài)合金的室溫抗拉強(qiáng)度分別比AZ31提高了18MPa、40MPa、39MPa和42MPa。對(duì)于用水冷銅模制備的鑄錠，合金強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高。各細(xì)化劑加入后，合金力學(xué)性能的變化趨勢(shì)與砂型模制備的合金相同。 本文中采用了合理的擠壓和軋制工藝，將AZ31基合金)加工成了型材，并得到理想的形變組織。對(duì)各合金形變態(tài)和退火處理后的研究結(jié)果表明：加入晶粒細(xì)化劑后，對(duì)合金的再結(jié)晶溫度沒有明顯影響，各合金的