鎂基球形準晶的形成及鎂合金中的作用行為研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本作者以提高鎂合金的強韌化和耐熱性為目的,通過化學成分設計和工藝優(yōu)化,用常規(guī)鑄造制備出一種鎂基球形準晶中間合金。以外加方式將其加入到鎂合金熔體中,凝固結晶形成鎂基準晶顆粒增強的鎂合會。研究了鎂基準晶的形成、結構演化和遺傳效應對鎂合金組織和性能的影響及其作用規(guī)律,探討了鎂基準晶顆粒增強鎂合金的微觀本質。 在對Mg-Zn-Y系準晶制備研究的基礎上,就Ca、Mn等對Mg-Zn-Y系準晶的形成過程和宏觀硬度的影響進行了研究。結果表明:C

2、a、Mn的加入都會影響準晶的形成和生長形念。當Mg-Zn-Y系準晶合金中含有0.05%的Ca時,可獲得球形準晶;當Mg-Zn-Y系準晶中間合會中隨著錳添加量的提高,準晶的形貌由花瓣狀變?yōu)榍蛐螤?,并且球徑逐漸變小,數(shù)量增多,當Mn含量超過2%時,球形準晶的數(shù)量逐漸減少,形態(tài)變壞。隨著Ca、Mn元素加入量的提高,兩種準晶中間合金的宏觀硬度均下降。同時發(fā)現(xiàn)當加入Mn元素時還對結晶相α-Mg樹枝狀晶的生長有影響,隨著錳含量的提高,使α-Mg樹枝

3、狀晶變短,粗大的一次品消失。常規(guī)鑄造條件下可在大尺寸(φ30mm)范圍內可獲得鎂基球形準晶中間合金。 研究中發(fā)現(xiàn),在Mg-Zn-Y花瓣狀準晶和Mg-Zn-Y-n球形準晶的內部存在裂紋缺陷,這類準晶的形成溫度即熔點相對較低,盡管合金組織細化和常溫力學性能明顯提高,但高溫強度提高幅度有限。根據(jù)Nd可增強鎂合金高溫耐熱性的作用,為了進一步提高鎂合金的高溫力學性能,我們又發(fā)現(xiàn)并在常規(guī)鑄造條件下制備出一種新的Mg-Zn-Nd基球形準晶中間

4、合金。這種新的球形準晶與Mg-Zn-Y-Mn球形準晶的最大不同之處,辦即可貴之處是在準晶內部沒有裂紋,球形準晶相周圍沒有共生共晶相,但出現(xiàn)離異共晶和獨立的層片狀共晶相,準晶形成溫度(熔點)較高,球化率和球化級別也好于Mg-Zn-Y-Mn球形準晶中間合金,這些特征均表明:把Mg-Zn-Nd基球形準晶作為耐熱鎂基合金的強化相,比Mg-Zn-Y-Mn球形準晶對鎂合會耐熱性顯示出更高的增強作用、更好的工藝寬容性和更低的生產(chǎn)成本。 論文利

5、用準晶表面能低、熱力學穩(wěn)定的特點,以外加方式將自制的鎂基準晶中間合金加入鎂基合金熔體中,在常規(guī)鑄造條件下凝固成形,獲得一種準晶顆粒彌散均勻分布的由多相復合組成的鎂基合金。由于準晶顆粒作用的結果,使鑄態(tài)組織明顯細化,其常溫強韌度大幅度提高。研究發(fā)現(xiàn):就準晶對鎂合金的增強效果而言,Mg-Zn-Y-Mn球形準晶的強化效果大于Mg-Zn-Y花瓣狀準晶,尤其韌度的提高效果更為明顯。在AZ91合金中加入Mg-Zn-Y-Mn球形準晶中間合金后,在室溫

6、下該合金具有更高的抗拉強度和屈服強度,分別比加準晶前的AZ91合會提高38%和34%,伸長率提高了40%,沖擊韌度提高60%以上,耐熱性也有較大幅度的提高。在ZA85鎂合金和高鋅鎂合會中加入Mg-Zn-Y-Mn球形準晶中間合會后,也同樣具有很好的細化和強化效果。 本文經(jīng)過對準晶和由準晶增強的鎂合金的制備研究,以及準晶結構演化規(guī)律研究,探明球形準晶在鎂合會結晶凝固過程中的遺傳效應與細化變質作用行為。研究表明:彌散均勻分布于α-Mg

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