第二相顆粒幾何條件對(duì)AZ31鎂合金細(xì)化晶粒作用的模擬研究.pdf

1、鎂合金作為目前最輕的結(jié)構(gòu)材料，越來(lái)越引起人們的重視，由于其諸多的優(yōu)良性能，使其在汽車、航空航天、3C等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的使用。AZ31鎂合金作為目前商業(yè)化應(yīng)用最廣的鎂合金，被選擇作為本研究的模擬范例材料。由于Al和其他合金元素在Mg合金中固溶度不高，導(dǎo)致時(shí)效強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化的效果均不理想。因此，我們模擬探索把引入新型第二相顆粒細(xì)化晶粒作為一種進(jìn)一步提高ZA31機(jī)械性能的潛在方法，為選擇復(fù)合加入和原位合成的方法在AZ31中引入第二相顆粒的

2、實(shí)驗(yàn)研究提供顯微組織設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。
　　本文使用改進(jìn)后的多序參量相場(chǎng)模型，研究確定了模型中各項(xiàng)參數(shù)的物理意義，建立了在真實(shí)時(shí)空下，在AZ31基體內(nèi)部引入不同尺寸，不同體積含量，不同形狀，不同分布的第二相顆粒下的晶粒生長(zhǎng)相場(chǎng)模型，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)照證明了模型的可靠性。
　　模擬表明:第二相顆粒形狀一定時(shí)，其體積含量越高，對(duì)晶界釘扎作用越強(qiáng)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的平均晶粒尺寸越小。當(dāng)?shù)诙囝w粒體積分?jǐn)?shù)一定時(shí)，圓形顆粒存在一個(gè)臨界尺寸，

3、小于該臨界值，粒子尺寸越大，對(duì)晶粒生長(zhǎng)的釘扎作用越大，大于該臨界值后，粒子的尺寸越大，對(duì)晶粒長(zhǎng)大的釘扎作用越小。當(dāng)?shù)诙嗔Ｗ有蚊膊煌瑫r(shí)，若單個(gè)第二相顆粒體積相同，且第二相粒子體積含量較低時(shí)（小于2％），細(xì)化晶粒的效果從強(qiáng)到弱依次是圓形，橢球形和棒狀，即細(xì)化效果隨長(zhǎng)徑比的增加而減少;當(dāng)體積含量較高，達(dá)到臨界值（大約4％）以后，細(xì)化晶粒效果從強(qiáng)到弱依次變?yōu)榘魻?，橢球形，圓形。
　　此外，本論文還研究了第二相顆粒分布對(duì)晶粒長(zhǎng)大的影響，在

4、模擬實(shí)驗(yàn)中，分別令10％，30％，50％，80％和100％的第二相顆粒在晶界偏聚，模擬結(jié)果表明，隨著第二相顆粒在晶界偏聚量的增加，細(xì)化晶粒的效果增強(qiáng)，尤其在第二相顆粒含量較低的情況下此現(xiàn)象更為明顯。但是當(dāng)偏聚量達(dá)到一定值(60％)時(shí)，隨著偏聚量的增加，細(xì)化效果提升不大。
　　模擬結(jié)果數(shù)據(jù)的綜合分析表明:本研究用相場(chǎng)法模擬所得到的AZ31鎂合金微觀組織演化規(guī)律和Zener公式理論結(jié)果相符合。
　　本文所得出的模擬結(jié)果對(duì)理解第二