含氮細(xì)化劑對AZ31合金顯微組織和性能的影響.pdf

1、細(xì)化鎂合金鑄錠組織對提高鎂及其合金綜合性能具有重要的意義。在各種鎂合金鑄態(tài)組織細(xì)化方法中，在合金熔體中直接加入晶粒細(xì)化劑是最方便可行的細(xì)化方法，但是對于目前廣泛應(yīng)用的Mg-Al系合金還沒有一種穩(wěn)定有效的細(xì)化劑。 本文以Mg-Al系鎂合金中重要變形合金AZ31為原始合金，采用光學(xué)金相分析(OM)、掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)、X射線衍射分析(XRD)、室溫拉伸性能測試、電化學(xué)腐蝕性能測試等試驗(yàn)和分析方法，首次利用Mg3N

2、2原位生成AlN研究其對AZ31合金組織和性能的影響，為開發(fā)一種以N為關(guān)鍵元素的用于Mg-Al系合金的新型細(xì)化劑提供一定的試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。 研究結(jié)果表明，利用Mg3N2在AZ31合金中原位生成AlN對合金組織有細(xì)化作用。加入1wt％Mg3N2并在720℃保溫靜置30min時(shí)得到的合金與原始合金相比，其平均晶粒尺寸降低了49％，鑄態(tài)時(shí)的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別提高了14％和42％；隨著保溫時(shí)間延長，平均晶粒尺寸與30min時(shí)相比有

3、所增加；細(xì)化效果及力學(xué)性能優(yōu)于加入0.5wt％Mg3N2的合金。此外，Mg3N2加入AZ31合金后，保溫靜置時(shí)間90min時(shí)，β-Mg17Al12相的數(shù)量減少，形態(tài)也由連續(xù)網(wǎng)狀分布在晶界和枝晶臂間轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的絮狀和點(diǎn)狀分布。 對含AlN中間合金制備工藝及其對AZ31合金組織和性能的影響的研究表明，在中頻感應(yīng)真空爐中利用Mg3N2原位生成AlN制備Al-AlN中間合金的工藝合理可行；該工藝制備的Al-AlN中間合金對AZ31合金

4、有細(xì)化作用；當(dāng)中間合金加入量為2％時(shí)合金平均晶粒尺寸降低31％，晶粒大小均勻，抗拉強(qiáng)度提高11.8％。鑄態(tài)合金拉伸斷口由細(xì)化前沿晶斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔雅c準(zhǔn)解理斷裂混合模式，呈現(xiàn)一定的韌性斷裂特征。自腐蝕電位與AZ31原始合金相比降低，β-Mg17Al12相的減少及其形態(tài)的改變是合金白腐蝕電位降低的主要原因。 利用異質(zhì)形核理論探討了Mg3N2自生AlN對AZ31合金的細(xì)化機(jī)理。計(jì)算得出AlN與Mg在(0001)密排面的晶格錯(cuò)配度