电磁搅拌法制备镁合金AZ91D半固态浆料

发布时间：2017-08-25 04:04

  本文关键词：电磁搅拌法制备镁合金AZ91D半固态浆料

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【摘要】：镁合金具有重量轻、比强度高、优异的吸震、减震性能和电磁屏蔽性能等,被誉为21世纪的“绿色”金属材料,在航空航天、军事工业、电子通讯、汽车等领域具有广泛的应用前景。近年来,随着人们对环境保护的日益重视,在汽车工业领域,轻量化发展已成必然趋势,镁合金的应用将得到更高的重视。镁合金的成形技术主要包括液态成形、固态成形、半固态成形。液态成型多采用压铸方法制造,但由于镁合金容易氧化、燃烧,给镁合金的成型带来困难。同时,由于压力铸造生产的特点:高速、高压,使镁合金铸件容易产生气孔类铸造缺陷,降低了镁合金铸件的性能,制约了镁合金在实际生产中的应用。半固态成形技术作为21世纪新一代金属成形技术,其与传统的铸造工艺相比较具有明显的优势。其突出的特点是易于近净成形,可以提高材料利用率,节约材料和能源。另外,可以减少宏观偏析,防止内部缺陷,减少气体夹杂,降低气孔率,同时由于能减少对模具的热冲击影响,有利于提高模具的寿命。半固态浆料的制备是半固态成形技术的关键和前提,要求半固态浆料中初生相组织呈细小的、球状或近球状的非枝晶组织,并且均匀的分布于液态金属熔体中。电磁搅拌法是目前镁合金半固态浆料制备中被推崇的方法,此法通过电磁作用将能量传递给半固态镁合金,不与其直接接触,金属浆料更纯净,不易卷入气体,并且电磁搅拌工艺参数易于控制。然而,不同的熔炼装置、不同的电磁搅拌设备、不同的浇注工艺、不同的半固态成形方法,对半固态浆料的质量有不同的要求,直接影响半固态成形零件的内在质量。因此,探究合适的电磁搅拌工艺对获得优质的半固态镁合金浆料具有实际意义。本文研究采用爱迪尔DMS-05-SMMG型电磁搅拌装置对镁合金AZ91D进行电磁搅拌,探究不同电磁搅拌频率、不同电磁搅拌功率、不同搅拌温度、不同搅拌时间等工艺参数对获得镁合金AZ91D半固态浆料中球状初生相组织形态、尺寸等的影响规律,为采用挤压铸造法实现镁合金AD91D半固态成形建立实验基础。通过本文的研究,主要得出以下结论:1)电磁搅拌频率和搅拌强度影响镁合金AZ91D半固态浆料的初生相形貌,随着电磁搅拌频率和电磁搅拌功率的增加,初生相形貌更加圆整,在本实验研究条件下,电磁搅拌频率50Hz为最佳实验搅拌频率、电磁搅拌强度90%为最佳电磁搅拌强度。2)电磁搅拌温度决定了半固态浆料中固相体积分数,本实验条件下对AZ91D镁合金进行电磁搅拌,实验温度590℃--595℃是最佳的温度范围;电磁搅拌时间的长短,影响半固态浆料中初生相形貌的演变,电磁搅拌时间过短,不能形成形貌圆整的初生相,但搅拌时间过长,则会使球状初生相彼此之间产生“焊合”,不利于半固态成形。本实验条件下,较为理想的电磁搅拌时间为10min到15min。3)电磁搅拌获得AZ91D镁合金球状初生相的机制是由于洛伦兹力的作用打断呈树枝状形貌的α-Mg枝晶臂,使其游离出来形成孤立的颗粒;或者是洛伦兹力的作用使树枝晶产生塑性变形,变形的结果在枝晶的根部逐渐产生晶界,晶界被液相完全浸润后,产生根部熔断,同样形成孤立的颗粒。在后续的等温搅拌过程中,孤立的初生相颗粒形貌和尺寸将不断发生变化:等温搅拌初期,初生相尺寸逐渐减小、形貌逐渐圆整;之后,初生相尺寸逐渐增大、圆整度降低。
【关键词】：镁合金 电磁搅拌 半固态 组织形态
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 选题意义10-11
• 1.2 镁合金的研究现状及其应用11-13
• 1.3 半固态成形技术及其应用13-23
• 1.3.1 半固态成形技术的分类13-14
• 1.3.2 半固态成形技术的特点14-15
• 1.3.3 半固态金属浆料的制备方法15-18
• 1.3.4 半固态成形技术应用进展18-19
• 1.3.5 半固态金属性质和微观组织形成机制研究19-23
• 1.4 镁合金半固态成形及其应用23-25
• 1.5 主要研究内容25-26
• 第2章 实验方案26-32
• 2.1 研究方案26
• 2.1.1 研究思路26
• 2.1.2 技术路线26
• 2.2 实验材料26-27
• 2.3 实验设备27-29
• 2.3.1 电磁搅拌设备27-28
• 2.3.2 实验模具28-29
• 2.4 样品检测29-32
• 2.4.1 差热分析实验29
• 2.4.2 微观组织图像处理29-32
• 第3章 电磁搅拌工艺对镁合金AZ91D初生相形貌的影响32-46
• 3.1 实验镁合金AZ91D不同温度下的固相率32-33
• 3.2 冷却条件对镁合金AD91D急冷组织的影响33-36
• 3.3 电磁搅拌频率对镁合金半固态组织浆料特征的影响36-38
• 3.4 电磁搅拌功率对镁合金半固态组织浆料特征的影响38-39
• 3.5 电磁搅拌温度对镁合金半固态组织浆料特征的影响39-41
• 3.6 电磁搅拌时间对镁合金半固态组织浆料特征的影响41-44
• 3.7 本章小节44-46
• 第4章 电磁搅拌对镁合金初生相形态的影响机制46-52
• 4.1 电磁搅拌作用对熔体温度场的影响46-47
• 4.2 电磁搅拌参数对合金熔体宏观流动的影响47-49
• 4.2.1 电磁搅拌频率对合金熔体宏观流动的影响47-48
• 4.2.2 电磁搅拌功率对合金熔体宏观流动的影响48-49
• 4.3 电磁搅拌对AZ91D镁合金半固态初生相形貌的影响机制49-50
• 4.4 小节50-52
• 第5章 结论52-54
• 参考文献54-60
• 致谢60

【参考文献】

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本文编号：734938