Al-,4-C-,3-的原位制備及在AZ91D鎂合金中的作用研究.pdf

1、在無可控氣氛保護(hù)條件下采用粉末原位合成工藝成功制備了具有良好界面的Mg-Al<,4>C<,3>和Al-Al<,4>C<,3>中間合金。通過合理選擇反應(yīng)物粉末的粒度、配比以及反應(yīng)溫度與時間等參數(shù)，可以有效控制中間合金Al<,4>C<,3>顆粒的百分含量與尺寸。利用XRD、SEM和EDS分析不同工藝參數(shù)下中間合金的物相組成、微觀形貌及微區(qū)成分，確定了不同體系制備中間合金的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，Al-C體系的合成溫度不低于900℃，保溫時間

2、不少于1.5h，而Mg-Al-C體系的合成溫度不低于700℃，保溫時間不少于1h。為進(jìn)一步揭示粉末原位合成法制備中間合金的反應(yīng)機(jī)理，建立了石墨顆粒與鋁液間的反應(yīng)動力學(xué)模型。 Al<,4>C<,3>是高熔點陶瓷相，在鎂合金熔體中具有良好的熱穩(wěn)定性，其晶體結(jié)構(gòu)與α-Mg相同，而且兩者的晶格常數(shù)相近，是α-Mg的良好異質(zhì)晶核。采用Al<,4>C<,3>顆粒作為鎂合金晶粒細(xì)化劑可有效解決傳統(tǒng)碳質(zhì)孕育法中直接加入含碳物質(zhì)所帶來的問題，如石

3、墨顆粒難以潤濕、MgCO<,3>引入雜質(zhì)、C<,2>Cl<,6>污染環(huán)境等等。另外，這些含碳物質(zhì)的加入難以定量分析合金中Al<,4>C<,3>顆粒的含量。因此，Al<,4>C<,3>中間合金作為鎂及鎂合金晶粒細(xì)化劑極具優(yōu)勢。 以目前應(yīng)用最為廣泛的AZ91D鎂合金為研究對象，選用原位制備的Mg-50％Al<,4>C<,3>中間合金為孕育劑，研究Al<,4>C<,3>的加入量對合金組織的細(xì)化作用及對性能的影響，同時也探討了Al<,4

4、>C<,3>對合金的晶粒細(xì)化機(jī)制。 研究結(jié)果表明，Al<,4>C<,3>可顯著的細(xì)化AZ91D合金的α-Mg晶粒，在含1.0％Al<,4>C<,3>時可獲得最細(xì)小的晶粒組織，使基體合金的平均晶粒尺寸由142.9μm減小至63.5μm。另外，Al<,4>C<,3>的加入導(dǎo)致β-Mg<,17>Al<,12>相由大塊骨骼狀的完全離異共晶轉(zhuǎn)變成β相內(nèi)部存在α-Mg的蜂窩狀部分離異共晶，而且β相的尺寸變小、分布更趨彌散。合金經(jīng)固溶處理后β