亞快速凝固條件下鎂合金的凝固行為及其應(yīng)用研究.pdf

1、大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文亞快速凝固條件下鎂合金的凝固行為及其應(yīng)用研究姓名：滕海濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：材料加工工程指導(dǎo)教師：李廷舉20090901亞快速凝固條件下鎂合金的凝固行為及其應(yīng)用研究液界面推移的速率很快、局部凝固時(shí)間很短，合金元素來(lái)不及完全擴(kuò)散就已經(jīng)被高速移動(dòng)的界面“淹沒(méi)“而凝固，使其很大程度上固溶于基體僅Mg中。較快的冷卻速率下，形核在以晶核為中心沿六個(gè)方向生長(zhǎng)過(guò)程中，絕大部分還沒(méi)有來(lái)得及長(zhǎng)大，就彼此交集生成細(xì)小的等軸晶粒；

2、另一部分晶核不能完全發(fā)育長(zhǎng)大或者由于受到其它形核生長(zhǎng)的阻擋，生長(zhǎng)成近似花瓣?duì)?花瓣實(shí)質(zhì)為一次枝晶組織)結(jié)構(gòu)，而只有少部分形核最終能夠長(zhǎng)大成具有細(xì)小的二次枝晶臂的枝晶結(jié)構(gòu)組織。通過(guò)對(duì)AZ61A鎂合金不同鑄件的力學(xué)拉伸性能和腐蝕性能的測(cè)試，研究了亞快速凝固組織對(duì)鎂合金性能的影響，探討了亞快速凝固鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制和腐蝕行為。結(jié)果表明：與常規(guī)凝固鎂合金鑄件相比，亞快速凝固鎂合金的拉伸性能及耐腐蝕性能都有了不同程度的提高；亞快速凝固鑄件強(qiáng)度及塑性

3、的提高是細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化綜合作用的結(jié)果，而耐蝕性的改善則主要?dú)w因于細(xì)小而均勻分布的晶粒組織，抑制了晶界處不連續(xù)分布的B相的析出，以及大量的溶質(zhì)元素砧固溶于aMg基體中。設(shè)計(jì)了真空吸鑄阻尼冷卻管法實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了AZ91D鎂合金半固態(tài)漿料的制備與鑄件流變成形的一體化，得到了AZ91D鎂合金半固態(tài)漿液的亞快速凝固組織，觀察顯示：鎂合金半固態(tài)漿液具有觸變性及更高的黏度，以平穩(wěn)、層流的充型方式完成充型，能夠有效改善成形件的質(zhì)量。其凝

4、固過(guò)程可分為兩部分：“第一次凝固“一近液相線溫度的金屬液流經(jīng)阻尼冷卻通道時(shí)的凝固，產(chǎn)生了大量初生aMg固相顆粒及晶核并裹入存活于熔體而形成了半固態(tài)漿料；“第二次凝固“一半固態(tài)漿液高速射入模具型腔后，在紫銅模具的激冷作用下，殘留液相亞快速凝固生成細(xì)小的二次aMg晶粒和13Mgl7A112相，初生aMg固相顆粒彌散分布在由非常細(xì)小的二次僅Mg相及13相構(gòu)成基體組織中，初生aMg固相顆粒的尺寸主要在15pm～351xm，二次QMg相晶粒尺寸約

5、為69m。在對(duì)亞快速凝固鎂合金小尺寸薄片鑄件凝固組織特點(diǎn)、凝固行為及性能研究的基礎(chǔ)上，利用冷模離心鑄造工藝制備大口徑鎂合金薄壁管，以此實(shí)現(xiàn)較大尺寸規(guī)格的鎂合金鑄件的亞快速凝固。制備得到了形狀完整、壁厚均勻的AZ61A鎂合金薄壁管，鑄管顯微組織晶粒得到了顯著細(xì)化，形成以過(guò)飽和初生相aMg為主相的凝固組織，合金元素的固溶度大大提高，微觀偏析及成分起伏明顯減小，整體分布均衡；拉伸力學(xué)性能得到提高，塑性得到了明顯改善，斷口形貌存在大量拉伸韌窩，