AZ91D镁合金的晶粒细化及在部分重熔中的组织演变

发布时间：2020-03-25 02:47

【摘要】： 镁合金是目前应用的最轻的金属材料,具有巨大的应用潜力,而且半固态成形被认为是镁合金最有发展前途的新型成形技术。然而,铸态镁合金组织比较粗大,严重影响其机械性能,同时影响半固态锭料的组织。对于含铝镁合金,碳孕育是目前最有效的晶粒细化手段。本文研究了MgCO_3、SiC的添加量、添加温度、熔体保温时间、冷却速率、锭料尺寸对AZ91D镁合金微观组织的影响,并从形核和生长的角度,探讨了细化机理。同时研究了经过细化处理的AZ91D镁合金在部分重熔过程中的组织演变。结果表明: AZ91D镁合金经过MgCO_3、SiC处理后组织明显得到了细化。当在790℃加入1.0%MgCO_3后保温10min,晶粒平均尺寸从未处理的311μm可减小到53μm;随着保温时间的延长,晶粒细化效果随之衰退;随着熔体从处理温度降到浇注温度的冷却速率的增加,晶粒尺寸减小。当在760℃～780℃加入0.2%SIC后保温30min,平均晶粒尺寸可减小到70μm;其它工艺参数对试样晶粒大小的影响和MgCO_3细化处理的基本一样,只是细化衰退现象比较弱。相比而言,SiC处理的细化效果衰退现象比较弱,且比MgCO_3的细化效果稳定,可操作性、可靠性强。 MgCO_3和SiC对AZ91D镁合金组织的细化,是异质形核和抑制生长综合作用的结果。主要机理是细化剂与合金元素反应生成Al_4C_3,Al_4C_3与α-Mg均为六方晶系,且晶格常数相近,因此可作为α-Mg原子的非均质形核的基底,另一部分C元素因溶质再分配而富集到晶间,反应生成点状Al_4C_3,对晶粒的生长起到阻碍作用,从而使晶粒细化。另外,SiC加入后,反应生成的Mg_2Si对晶粒的生长也起到阻碍作用。 MgCO_3、SiC处理后的AZ91D镁合金经过半固态等温热处理后能获得适合半固态成形所需组织的半固态锭料。在部分重熔过程中,经MgCO_3、SiC处理的AZ91D的组织演变过程可分为以下阶段:因枝晶间共晶组织向初生晶的溶解而导致的初期快速粗化阶段、剩余共晶组织的熔化引起的组织分离阶段、初生固相颗粒部分熔化所致的球状化阶段、Ostwald熟化引起的粗化阶段。与没经细化的镁合金相比,晶粒细化后半固态组织中初生颗粒的尺寸小,形状圆整。铸态组织越细小,半固态组织的初生颗粒尺寸越小、形状越圆整。而且,锭料尺寸增大时,初生颗粒尺寸也随着增大。
【图文】：

金相试样,锭料

X射线衍射分析。使用的仪器主要包括:JsM一6700F场发射电子显微镜、MEF3光学显微镜、EPMA一1600电子探针分析仪、D/Max一2400粉末X射线衍射仪。试样的截取面如图2.4(取横截面和纵剖面，主要是为了观察2个面的组织有没有不同之处，观察组织取横截面。对于锭料尺寸为甲45mm和甲70mm的锭料，沿试棒轴向正中间截取，然后沿径向取3个不同位置，即中心、边缘、二分之一半径处(此处即为锭料尺寸实验中甲45mm和甲70mm的锭料组织观察处)，进行组织观察分析)，试样的制备主要包括粗磨、细磨、粗抛光和细抛光四道程序。试样首先在400号和800号砂纸上粗磨

AZ91D镁合金,固溶,添加量,晶粒尺寸

图2.6MgCO3添加量对AZ91D镁合金固溶组织的影响(a)一0.0%;(b)一0.2%;(e)一0.4%;(d)一0.6%;(e)一0.8%;(O一1.0%;(g)一1.2%;(h)一1.4%采用Image一propluss.o软件测量7900C加入不同量的Mgco3(具体细化工艺数见表2.2及其说明)后Az91D镁合金固溶组织(如图2.6)的平均晶粒直径大小，2.7为定量分析结果。更为直观的发现，，添加1.0%的Mgco3后，晶粒细化效果到最佳，晶粒尺寸仅为53林m，较未处理时的311林m，晶粒尺寸大幅度减小。350，300.~~~~_一.一~一\00000505一Ul匀22月..月.过曰\卑侧莫日喂除
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.22

【引证文献】