高能超聲振動制備半固態(tài)稀土鎂合金及成形技術(shù)研究.pdf

1、資源和環(huán)境的平衡對現(xiàn)代工業(yè)提出了更高要求。半固態(tài)成形技術(shù)是鎂合金的新加工技術(shù)之一，它擁有許多不可比擬的優(yōu)勢，如近凈成形、產(chǎn)品高質(zhì)量和高性能以及節(jié)能能源等。鎂合金具有廣泛的使用前景，研究如何進(jìn)一步提升稀土鎂合金的強(qiáng)度具有非常重大意義。本文主要研究了Mg-6Zn-1.4Y-0.6Zr和Mg-6Zn-3RE-1.4Y-0.6Zr兩種稀土鎂合金的半固態(tài)漿料制備工藝、超聲振動的制漿原理以及后續(xù)擠壓成形性能，探究了壓力的變化對稀土鎂合金的組織和性能

2、的影響規(guī)律。
　　研究了高能超聲振動制備Mg-6Zn-1.4 Y-0.6Zr鎂合金半固態(tài)漿料的工藝。主要研究了超聲振動時間和功率對制漿效果以及合金相組成的規(guī)律。結(jié)果表明：在643℃起振時，振動時間在60s-90s時制漿效果比較好；振動時間設(shè)定90s時，超聲振動功率在1200W取得綜合最優(yōu)值，相比于未施加超聲處理，平均晶粒直徑小了68.2％，平均形狀系數(shù)增加了165.2%。在1200W時，合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率取得最大值，比未經(jīng)超聲

3、振動分別提升了26.2%和44.9%。Mg-6Zn-1.4Y-0.6Zr合金主要由α-Mg、α-Zr、沿著晶界分布的Mg3Y2Zn3(W相)以及Mg3YZn6(I相)四種相組成。超聲振動功率的變化對析出相組成基本無影響，但是，超聲的導(dǎo)入細(xì)化了基體合金晶粒，使得晶粒分布更加均勻，同時使得晶界處的化合物得到細(xì)化，分布更加均勻。
　　研究了高能超聲振動制備 Mg-6Zn-3RE-1.4Y-0.6Zr稀土鎂合金半固態(tài)合金液的工藝。結(jié)果表明

4、：在640℃起振，合金在60s-90s制漿效果比較好。振動時間設(shè)定為60s時，合金在900 W取得綜合最優(yōu)值，相比于未施加超聲處理，平均晶粒直徑減小了83.1%，平均形狀系數(shù)增加了252.4%。在900W時，合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率取得最大值，比沒有使用超聲振動分別提升了33.0%和106.5%。Mg-6Zn-3RE-1.4Y-0.6Zr合金的組成相主要為α-Mg、α-Zr、沿著晶界分布的由Mg12Ce和Mg12La與Zn、Y組成的富稀土

5、化合物以及Mg3Y2Zn3(W相)、Mg3Zn6Y(I相)。在超聲振動作用下，晶粒的形態(tài)是由枝晶狀向玫瑰狀或者近球狀轉(zhuǎn)變，主要是由于超聲振動產(chǎn)生空化效應(yīng)促進(jìn)非均質(zhì)形核和抑制枝晶生長。
　　探究了Mg-6Zn-3RE-1.4Y鎂合金流變擠壓鑄造中成形壓力的變化對合金力學(xué)性能以及組織的影響。合金組織中存在兩種晶粒尺寸相差較大的顆粒，將在制漿階段先形成的晶粒命名為α1-Mg，將后續(xù)擠壓過程中開始生長形成的顆粒命名為α2-Mg。隨著擠壓壓

6、力從0MPa向200MPa增加，α1-Mg晶粒逐漸變小，α2-Mg形狀由樹枝晶向玫瑰狀晶粒和近球狀晶粒轉(zhuǎn)變。擠壓壓力200MPa時，合金的晶粒形狀系數(shù)為0.611，平均晶粒直徑為39μ m。合金的鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度和伸長率在擠壓壓力200MPa時最大，分別為181MPa和8.2%，分別比0MPa時增加了20.5%和86.4%。壓力的改變不影響合金析出相的成分。擠壓成形壓力的提高對合金顯微組織的影響規(guī)律主要為：提高合金實際熔點；提高模具與鑄件之