氣流攪拌制備AZ91-Ca阻燃鎂合金半固態(tài)漿料及機(jī)理研究.pdf

1、20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的半固態(tài)加工技術(shù),作為一種先進(jìn)的金屬加工方法,可以集液態(tài)金屬成形性好和固態(tài)金屬加工成形零件力學(xué)性能好的特點(diǎn)于一體。半固態(tài)加工技術(shù)的關(guān)鍵是制備非枝晶的半固態(tài)漿料,目前應(yīng)用的漿料制備方法很多,如機(jī)械攪拌法、電磁攪拌法等,但都有投資大、操作復(fù)雜、效率低或漿料不均勻等缺點(diǎn),因此開發(fā)高效且經(jīng)濟(jì)的漿料制備技術(shù)具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)我國(guó)是鎂資源大國(guó),但鎂合金在熔煉、加工過(guò)程中易氧化燃燒,甚至爆炸,這極大地限制了其的工業(yè)應(yīng)用。

2、所以研究阻燃合金的半固態(tài)漿料制備技術(shù)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。
　　本課題運(yùn)用氣流攪拌法制備 AZ91D-Ca阻燃鎂合金的半固態(tài)漿料,系統(tǒng)地研究了氣流攪拌工藝參數(shù)對(duì)半固態(tài)漿料組織的影響,同時(shí)探討了非枝晶組織的形成機(jī)理。另外,本課題通過(guò) Ca元素的添加來(lái)提高 AZ91D鎂合金的阻燃性,探討了Ca的添加對(duì)鑄態(tài)組織、氣流攪拌半固態(tài)組織、流變鑄造組織的影響及影響機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明:運(yùn)用氣流攪拌法能夠制備非枝晶的 AZ91-Ca阻燃鎂

3、合金的半固態(tài)漿料,且氣流攪拌工藝參數(shù)對(duì)半固態(tài)組織形貌有很大的影響。優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:吹氣速率為5L/min,冷卻速率為0.245℃/s,攪拌頭旋轉(zhuǎn)速率為150r/min。此時(shí)獲得的半固態(tài)組織初生相顆粒尺寸為71μm,形狀因子為0.57(近球狀),并且初生相顆粒在熔體中均勻分布。
　　氣流攪拌處理對(duì) AZ91-Ca合金凝固過(guò)程中的形核和長(zhǎng)大有很大影響。由于氣泡的異質(zhì)形核作用及劇烈對(duì)流形成均勻的濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng),氣流攪拌處理能夠提高形

4、核率。同時(shí)對(duì)流加快溶質(zhì)和熱量的傳輸,初生相顆粒的生長(zhǎng)速率會(huì)提高。隨著對(duì)流劇烈程度的提高,溶質(zhì)擴(kuò)散邊界層厚度減小,成分過(guò)冷作用減弱,能夠促進(jìn)界面穩(wěn)定性,初生相顆粒形貌會(huì)逐漸向薔薇狀或球狀轉(zhuǎn)變。在紊流條件下,初生相顆粒主要以球狀生長(zhǎng),而在層流條件下,初生相的生長(zhǎng)形貌為薔薇狀。
　　Ca的添加能夠細(xì)化鑄造組織晶粒,同時(shí)β-Mg相數(shù)量會(huì)隨著Ca的添加逐漸減少,分布形貌會(huì)由連續(xù)網(wǎng)狀向不連續(xù)的骨骼狀或顆粒狀轉(zhuǎn)變。Al2Ca新相會(huì)在晶界析出,當(dāng)