鎂合金凝固過(guò)程中溶質(zhì)分配規(guī)律的研究.pdf

1、凝固過(guò)程中溶質(zhì)的分配規(guī)律對(duì)凝固組織成分的均勻性、溶質(zhì)偏析、相的析出和晶粒大小具有重要的影響，對(duì)改善鑄造鎂合金的綜合性能具有十分重要的意義。因此，通過(guò)研究鎂合金在凝固過(guò)程中溶質(zhì)分配規(guī)律來(lái)優(yōu)化凝固工藝，得到綜合性能優(yōu)良的鎂合金鑄件。
　　本論文以Mg-Al合金系作為研究對(duì)象，采用金相分析（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜分析（EDS）及DSC等試驗(yàn)手段，研究了不同Al和Zn元素添加溶質(zhì)Al的分配規(guī)律和鑄態(tài)組織的變化。研究結(jié)果表明：

2、r>　　根據(jù)合金不同淬火溫度的金相組織觀察得到，在凝固的初期，α-Mg是通過(guò)胞狀晶方式生長(zhǎng)且生長(zhǎng)緩慢；在穩(wěn)定凝固階段，通過(guò)胞狀晶轉(zhuǎn)化為等軸枝晶的方式生長(zhǎng)且生長(zhǎng)快速；在凝固后期，通過(guò)大的枝晶吞并其它小的枝晶的方式慢速生長(zhǎng)，同時(shí)在剩余液相中有細(xì)小的胞狀晶生長(zhǎng)。
　　對(duì)于Mg-Al和Mg-Al-Zn合金，溶質(zhì)Al的分配系數(shù)隨著固相含量的增加而減小，到固相體積分?jǐn)?shù)為50％時(shí)，實(shí)驗(yàn)的溶質(zhì)分配系數(shù)與平衡溶質(zhì)分配系數(shù)相接近。同時(shí)，溶質(zhì)Al在該合

3、金系凝固前沿固相內(nèi)的溶質(zhì)增加量少于在液相中的溶質(zhì)增加量。
　　在Mg-Al合金中隨著Al添加量的增加，溶質(zhì)Al在α-Mg基體中的固溶量也逐漸增加；但當(dāng)Al的添加量大于6%時(shí)，在α-Mg基體中的平均固溶量卻沒(méi)有隨Al添加量的增加而增加，大量的溶質(zhì)Al在晶界或者枝晶界析出。在Mg-6Al和Mg-9Al合金中，一定量Zn的添加，抑制了溶質(zhì)Al在α-Mg基體中固溶，使溶質(zhì)Al更多的在枝晶間或晶界析出。
　　用Scheil模型和平衡模

4、型計(jì)算值與試驗(yàn)值比較了枝晶前端溶質(zhì)的分配規(guī)律；對(duì)于Mg-Al合金，Mg-3Al合金中溶質(zhì)分配規(guī)律介于兩種模型值之間，而Mg-6Al和Mg-9Al合金中溶質(zhì)分配規(guī)律在初始凝固階段，枝晶前端溶質(zhì)含量略高于這兩種模型值，到最后凝固，這三種合金的溶質(zhì)含量接近平衡模型值。對(duì)于Mg-Al-Zn合金，由于Zn的添加，溶質(zhì)Al的分配規(guī)律在初始凝固階段，枝晶前端溶質(zhì)含量均低于這兩種模型值，到最后凝固，合金的溶質(zhì)含量接近平衡模型值。
　　在Mg-Al