铸造镁合金晶粒细化的研究

发布时间：2017-09-17 08:16

  本文关键词：铸造镁合金晶粒细化的研究

  更多相关文章： AZ91和AZ31镁合金 晶粒细化 稀土元素 Al-4Ti-B Al-5Ti-0.8C

【摘要】：虽然镁合金一直被人广泛认为是一种比较有优势的合金材料,但是在力学性能方面的劣势却促使镁合金在实际应用中大不如铝合金,因而,为了拓宽镁合金在工业等各领域里的实际应用范围,探求比较好的晶粒细化剂以及合适的成型方法是急需解决的问题。目前在AM6、AZ31和AZ91这几种镁合金上,关于镁合金晶粒细化的研究比较多。所运用的细化剂大多是Al-Ti-B和稀土Y、La,而对于AZ91和AZ31镁合金晶粒细化的研究则缺少系统的探索,并且采用Al-Ti-C、Al-Ti-B、稀土Sm、Gd、Y等进行对比研究更为少见。为了研究Al-4Ti-B、Al-5Ti-0.8C和稀土元素分别对镁合金晶粒的影响,在覆盖剂及惰性气体的保护下熔炼AZ91和AZ31合金,并在镁合金熔化的时候分别加入Al-4Ti-B、Al-5Ti-0.8C和稀土中间合金,制备镁合金试样。对比了加入细化剂前后,在不同添加量下的镁合金晶粒大小,采用硬度测试和拉伸测试对合金进行力学性能测试,通过比较加入不同质量分数的细化剂,合金性能的变化走势。实验结果表明,Al-4Ti-B,Al-5Ti-0.8C的添加,对AZ91镁合金晶粒有细化作用,且力学性能也得到了提高;但若是Al-4Ti-B和Al-5Ti-0.8C中间合金加入量超过一定数值,晶粒尺寸变大,力学性能反而会降低。因此,最佳添加量Al-4Ti-B的质量分数为0.1875%,Al-5Ti-0.8C的质量分数为0.2%。稀土元素Sm、Gd、Y的加入对AZ31镁合金晶粒的细化有好的方面的影响,当加入的质量分数逐渐增大的时候,细化效果出现了先变细后变大的趋势,因而通过对实验结果的分析测量发现,最佳添加量Sm的质量分数0.4%,Gd的质量分数为1.5%,Y的质量分数为1.0%。由细化剂细化晶粒尺寸的统计表明,加入Al-4Ti-B和Al-5Ti-0.8C细化剂后,晶粒的尺寸有了明显的降低,但是添加Al-5Ti-0.8C的细化效果要比添加Al-4Ti-B对AZ91合金平均晶粒尺寸的细化效果弱一些。加入稀土细化剂后,晶粒的尺寸有了明显的降低,就稀土元素而言,Gd的细化效果最好。测试细化后合金的硬度和抗拉强度发现,在晶粒细化后,添加Al-4Ti-B的合金力学性能比添加Al-5Ti-0.8C和稀土的合金力学性能都要好一些。
【关键词】：AZ91和AZ31镁合金 晶粒细化 稀土元素 Al-4Ti-B Al-5Ti-0.8C
【学位授予单位】：中北大学
【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
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景和意义10
• 1.2 研究现状10-16
• 1.2.1 Al-Ti-B晶粒细化剂的发展现状10-12
• 1.2.2 Al-Ti-C细化剂国内外的发展状况12-13
• 1.2.3 稀土元素细化剂研究现状13-16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 2 镁合金基本特征和晶粒细化方法17-26
• 2.1 镁及镁合金的基本特征和分类17-22
• 2.1.1 镁及镁合金的基本特征17-19
• 2.1.2 镁及镁合金的分类19
• 2.1.3 镁及镁合金的应用19-22
• 2.2 镁铝合金晶粒细化的主要方法22-25
• 2.2.1 镁合金晶粒细化的方法22
• 2.2.2 熔体阶段细化22-23
• 2.2.3 固态形变处理细化23-24
• 2.2.4 元素的细化作用24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 AZ91镁合金晶粒细化的试验研究26-46
• 3.1 试验材料及过程26-33
• 3.1.1 试验材料和实验方法26-28
• 3.1.2 熔炼和浇铸过程28-30
• 3.1.3 热处理过程30-32
• 3.1.4 力学性能试验32-33
• 3.2 Al-Ti-B试验结果及分析讨论33-40
• 3.2.1 Al-Ti-B对AZ91镁合金铸态显微组织的影响33-35
• 3.2.2 Al-Ti-B对AZ91镁合金固溶态显微组织的影响35-36
• 3.2.3 Al-Ti-B对AZ91力学性能的影响36-39
• 3.2.4 Al-Ti-B对AZ91镁合金晶粒细化的作用机理39-40
• 3.3 Al-Ti-C试验结果及分析讨论40-45
• 3.3.1 Al-Ti-C对AZ91镁合金铸态组织的细化效果影响40-42
• 3.3.2 Al-Ti-C对AZ91镁合金力学性能的影响42-44
• 3.3.3 Al-Ti-C 对 AZ91 镁合金晶粒细化的作用机理44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 AZ31镁合金晶粒细化的试验研究46-60
• 4.1 试验材料及过程46-51
• 4.1.1 试验材料和实验方法46-47
• 4.1.2 熔炼和浇铸过程47-49
• 4.1.3 金相及晶粒尺寸预测49-50
• 4.1.4 硬度测试50-51
• 4.2 实验数据分析51-58
• 4.2.1 Gd对AZ31镁合金晶粒细化的的机理52-53
• 4.2.2 Sm对AZ31镁合金晶粒细化的机理53-54
• 4.2.3 Y对AZ31镁合金晶粒细化的机理54-56
• 4.2.4 稀土元素对AZ31铸态镁合金力学性能的影响56-58
• 4.3 本章小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士期间发表的论文65-66
• 致谢66-67

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本文编号：868291