超聲處理及Gd對AZ31合金組織和性能的影響.pdf

1、本課題的研究目的是通過超聲場作用及合金化的手段來提高AZ31鎂合金的性能。全文較系統(tǒng)地研究了合金的熔煉、鑄態(tài)組織和性能、擠壓工藝以及擠壓態(tài)合金的組織和性能。并通過正交實驗的方法探討了超聲處理工藝及合金元素Gd含量的最佳熔煉方案。
　　 研究了超聲處理對AZ31鎂合金鑄態(tài)組織和性能的影響，并分析了其作用機理，結(jié)果表明:超聲處理能有效的細化AZ31鎂合金的晶粒，使得其a-Mg枝晶更加等軸細小，同時抑制其β-Mg17Al12在晶界的連

2、續(xù)網(wǎng)狀分布，促使其彌散均勻分布，并通過細晶強化及彌散強化機制提高合金的綜合力學性能;超聲處理主要是通過聲空化效應及聲流效應來促進晶粒的細化和第二相的彌散均勻分布。其中聲空化效應在提高形核率方面起主導作用;而聲流效應通過加速熔體的流動，并對其進行攪拌，促進傳熱和傳質(zhì)來改善合金的組織形貌。
　　 稀土元素Gd在AZ31鎂合金中與Al元素生成A12Gd新相，減少了β-Mg17Al12相的析出，促使β相分布更加均勻彌散，對合金產(chǎn)生彌散強

3、化效果。隨著Gd含量的增加，合金的晶粒尺寸呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，未加Gd時的AZ31晶粒尺寸約為270μm，添加Gd量為1％時晶粒最為細小，其尺寸約為165μm，產(chǎn)生的細晶強化效果最顯著。
　　 獲得了最佳超聲波處理的工藝。正交實驗結(jié)果表明:在超聲場及Gd元素復合作用下，最佳熔煉工藝是:超聲處理溫度為690℃，超聲處理時間為120s，Gd含量為1％。在此工藝條件下，鑄態(tài)AZ31鎂合金的晶粒最細小、形狀較為規(guī)則圓整，其各項力學性

4、能指標最高。與單純地施加超聲場或添加合金元素Gd所得結(jié)果相比，合金的晶粒細化效果顯著，晶粒尺寸從180μm減小到約60μm。
　　 超聲處理與Gd復合作用對AZ31鎂合金擠壓態(tài)的室溫力學性能提高最為明顯。在第二相強化和細晶強化的共同作用下，合金擠壓態(tài)的力學性能得到顯著提高，與未經(jīng)處理的AZ31鎂合金相比，通過施加超聲處理或者添加稀土元素Gd都能提高合金擠壓態(tài)的顯微硬度、屈服強度及抗拉強度。經(jīng)兩者復合作用后，合金的顯微硬度、屈服強