Al-Mg合金高壓凝固組織與相演變研究.pdf

1、本文利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、透射電鏡等測試分析手段，對Al-Mg二元合金和Al-Mg-Zn三元合金的高壓凝固組織與相的演變規(guī)律，以及Al-Mg合金高壓凝固相的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。
　　與常壓凝固相比，Al-Mg合金和Al-Mg-Zn合金在高壓下凝固，二次枝晶間距減小，枝晶形態(tài)更加完整，一次枝晶臂增長；枝晶間第二相數(shù)量減少，尺寸減小，第二相形態(tài)也由片狀變成類似粒狀。
　　在高壓下凝固時，Al-9.6％Mg合金中溶

2、質(zhì)Mg在基體相(α′-Al)中的固溶度增加；Al-11%Mg-4.5%Zn合金中Mg和Zn在α-Al相中的固溶度均增加，并且第二相Mg32(Al，Zn)49中Al含量降低，Mg含量變化不大，Zn含量增加。二元合金中α′-Al相的晶格常數(shù)由常壓下的4.08?增加到4.10?(4GPa凝固)和4.11?(6GPa凝固)。三元合金中α-Al相的晶格常數(shù)在高壓下凝固時略有增大。第二相Mg32(Al，Zn)49的晶格常數(shù)隨著壓力的增加而減小，由1

3、4.55?(常壓)分別減小到14.39?(4GPa凝固)和14.37?(6GPa凝固)。
　　Al-9.6％Mg二元合金在4GPa、860℃和6GPa、1000℃的高壓凝固條件下，除了形成面心立方結(jié)構(gòu)的Al3Mg2相外，均有新亞穩(wěn)相形成。4GPa高壓下凝固形成的亞穩(wěn)相尺寸為70nm左右，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為6.438?，其相成分接近Al9Mg2，形成溫度范圍為451.17～457.59℃；而在6GPa高壓凝固時，亞穩(wěn)

4、相尺寸為30nm左右，晶體結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為4.42?，相成分接近Al4Mg，形成溫度范圍為450.65～457.53℃。Al-11%Mg合金中加入4.5%Zn以后，在高壓下凝固時，形成Mg32(Al，Zn)49相，沒有產(chǎn)生亞穩(wěn)相。
　　Al-9.6％Mg合金在6GPa高壓凝固條件下，降低熔體的冷卻速率，則枝晶組織顯著粗化；Mg原子在基體中的固溶度變化較??；第二相除了形成穩(wěn)定的Al3Mg2相外，仍有亞穩(wěn)相生成。在4GPa高

5、壓凝固條件下增大熔體的過熱度，枝晶組織粗化；第二相中除了形成面心立方結(jié)構(gòu)(a=28.3?)和六方結(jié)構(gòu)(a=11.26?，c=16.5?)的Al3Mg2相外，還形成了團(tuán)絮形態(tài)的新亞穩(wěn)相，晶體結(jié)構(gòu)可以標(biāo)定為體心立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為8.495?，Al和Mg的原子百分比為Al16Mg9，形成溫度范圍為458～465.38℃。
　　對Al-Mg合金在4GPa、6GPa高壓下凝固過程進(jìn)行了理論分析和計算，結(jié)果表明：高壓凝固條件下，溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)

6、減小了3個數(shù)量級，是溶質(zhì)截留和亞穩(wěn)相形成的主要原因，也是二次枝晶間距減小的主要原因；高壓下合金熔體的熱過冷度、成分過冷度和動力學(xué)過冷度均增加，對枝晶形態(tài)起到主要的影響作用。
　　通過時效處理研究了高壓凝固相的穩(wěn)定性，結(jié)果表明：Al-Mg合金6GPa高壓凝固形成的相在時效處理過程中逐漸變得不穩(wěn)定，基體相(α′-Al)在低溫和高溫時效處理時都分解為α-Al相+Al3Mg2相；亞穩(wěn)相Al4Mg在低溫時效處理時先轉(zhuǎn)化成中間亞穩(wěn)相Al2Mg