鎂合金的晶粒細(xì)化、部分重熔及觸變成形.pdf

1、鎂合金是目前應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有巨大的應(yīng)用潛力，而且半固態(tài)成形被認(rèn)為是鎂合金最有發(fā)展前途的新型成形技術(shù)。由于觸變成形在半固態(tài)金屬坯料的加熱、輸送過(guò)程中比較方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，因此觸變成形是當(dāng)前金屬半固態(tài)成形的主要工藝方法。然而，鑄態(tài)鎂合金組織比較粗大，嚴(yán)重影響其半固態(tài)組織，同時(shí)影響其機(jī)械性能，因此我們要對(duì)鎂合金進(jìn)行細(xì)化，以獲得均勻細(xì)小的半固態(tài)組織。
　　 本文通過(guò)向AZ91和AM60合金中加入Al-Ti-B或Mg

2、CO3進(jìn)行細(xì)化，利用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、帶能譜分析(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)等分析手段較系統(tǒng)地研究了Al-Ti-B和MgCO3對(duì)AZ91和AM60合金組織和性能的影響及作用機(jī)理，并對(duì)細(xì)化前后鎂合金在部分重熔中的組織演變和觸變成形進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：
　　 細(xì)化劑的加入量、加入溫度、熔體的保溫時(shí)間、冷卻速率、錠料尺寸等對(duì)鎂合金晶粒大小和微觀組織有著不同程度的影響。在75

3、0℃向AZ91D鎂合金中加入0.3％的Al-Ti-B后保溫30min，晶粒的平均尺寸從422μm減小到76μm；在780℃向AM60B鎂合金中加入0.3％的Al-Ti-B后保溫30min，晶粒的平均尺寸從328μm減小到73μm；在790℃向AM60B鎂合金中加入1.2％的MgCO3后保溫10min，晶粒的平均尺寸減小到69μm。Al-Ti-B細(xì)化鎂合金的機(jī)理主要是生成了TiB2，一部分做為形核質(zhì)點(diǎn)，多余的TiB2質(zhì)點(diǎn)在晶界上起釘扎作用

4、，共同抑制晶粒生長(zhǎng)，使得鎂合金晶粒細(xì)化。MgCO3細(xì)化鎂合金的機(jī)理主要是生成了Al4C3，做為形核質(zhì)點(diǎn)，抑制晶粒生長(zhǎng)，使得鎂合金晶粒細(xì)化。
　　 通過(guò)對(duì)部分重熔試樣的液相率、相變和溫度分析表明，保溫20min后，經(jīng)Al-Ti-B變質(zhì)細(xì)化后的Φ15mm×15mm的AZ91D鎂合金試樣內(nèi)部才達(dá)到固-液平衡。在部分重熔過(guò)程中，經(jīng)細(xì)化劑處理的鎂合金的組織演變過(guò)程可分為以下階段：因枝晶間共晶組織的溶解而導(dǎo)致的初期快速粗化階段、剩余共晶組織

5、的熔化以引起的組織分離階段、初生固相顆粒部分熔化所致的球狀化階段和最后的因合并和Ostwald熟化引起的粗化階段。與沒(méi)有細(xì)化的鑄態(tài)鎂合金相比，晶粒細(xì)化后半固態(tài)組織中初生顆粒的尺寸減小，形狀圓整。鑄態(tài)組織越細(xì)小，半固態(tài)組織的初生顆粒尺寸越小、形狀越圓整。
　　 通過(guò)改變壓射速度、錠料保溫時(shí)間和保溫溫度工藝三個(gè)工藝參數(shù)，考察了這三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)MgCO3細(xì)化AM60合金壓鑄件組織和機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明，在610℃加熱130min、