三維磁場對AZ91鎂合金組織和性能的影響研究.pdf

1、鎂合會被稱為21世紀(jì)最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色”工程金屬。它具有比強(qiáng)度和比剛度高、密度輕、耐熱疲勞性好、導(dǎo)熱性好、減振性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、資源豐富、不易老化、容易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，是本世紀(jì)最重要的輕質(zhì)高強(qiáng)度材料之一。我國目前鎂及鎂合金的生產(chǎn)量大約為60-70萬噸，與鋁及鋁合金4000多萬噸的生產(chǎn)量相比，鎂及鎂合金的生產(chǎn)量顯然還太少，其應(yīng)用也遠(yuǎn)不及其它主要金屬材料。造成這種現(xiàn)狀的主要原因是鎂合金材料自身的強(qiáng)度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性

2、能差。要改善這一現(xiàn)狀，就需要系統(tǒng)、全面的對鎂合金做基礎(chǔ)研究。本實驗主要研究三維磁場（旋轉(zhuǎn)磁場+行波磁場）對AZ91鎂合金凝固過程的影響，同時探討了螺旋磁場對AZ91鎂合金凝固過程的影響。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、萬能拉伸試驗機(jī)、TH160里氏硬度計和溫度采集系統(tǒng)等多種分析和測試方法，分析了三維磁場改變鎂合金凝固組織的機(jī)制和條件，為開發(fā)高效環(huán)保型鎂合金凝固技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
　

3、　 在鎂合金凝固過程中施以三維磁場攪拌的研究結(jié)果為：(1)初生α-Mg相的形貌由傳統(tǒng)鑄態(tài)下的粗大樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榛ò隊詈蛨F(tuán)塊狀。(2)α-Mg相的平均晶粒直徑最小的減少了19.0％，最大的減少了43.9％，而形狀因子最小的增加了7.2％，最大的增加了87.4％。(3)增大勵磁電壓和減少旋轉(zhuǎn)磁場攪拌時間都有利于減小晶粒平均直徑和增大形狀因子，而行波磁場攪拌時間的變化對平均晶粒直徑和形狀因子的影響都不是很大。(4)最佳工藝參數(shù)為：勵磁電壓50

4、V、旋轉(zhuǎn)磁場攪拌時間5s和行波磁場攪拌時間4s。
　　 在鎂合金凝固過程中施以螺旋磁場的研究結(jié)果為：(1)初生α相形貌由一次臂很長的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)樗N薇狀枝晶和細(xì)小等軸晶。(2)第二相β-Mg17Al12由網(wǎng)狀斷續(xù)、彌散分布的骨骼形轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀連續(xù)分布于晶界處，并且第二相的數(shù)量有所增加。(3)α-Mg相的X射線衍射峰的2θ角向小角度有偏移，表明Al在α-Mg相中的固溶度減少，與點(diǎn)元素含量測量結(jié)果一致。(4)最大硬度提高38.5％、最大

5、抗拉強(qiáng)度增加35.1％、最大伸長率增加32.2％。(5)鑄件中心溫度和鑄件壁溫度之間的差值由無磁場時的6-10℃減少到1-3℃。(6)鑄型壁處測得的共晶反應(yīng)溫度由無磁場時的409℃增加到425℃，鑄型中心測得的共晶反應(yīng)溫度由無磁場時的413℃增加到426℃。(7)Al在基體α相中的質(zhì)量比山無磁場時的8.36％減少到5.62％、在第二相β相中由無磁場時的30.07％增加到41.96％、在(1+β共晶相中無明顯變化。
　　 理論分析