磁场作用下AZ31镁合金管坯制备工艺及组织性能的研究

发布时间：2017-11-13 19:04

本文关键词：磁场作用下AZ31镁合金管坯制备工艺及组织性能的研究

【摘要】：镁在自然界中含量比较广泛，且镁合金有质轻、强度、刚度高、可回收性强、污染少等优点，被称为绿色材料。当今人们已经认识到环保问题的重要性，可持续发展已经被提到日程上来。因此，新材料、新工艺的开发和应用已经得到重视。镁合金正是顺应发展要求以其众多优点被应用到实际生产中，如汽车和电子产品等领域。本实验采用电磁搅拌技术对AZ31镁合金进行铸态研究，通过施加电磁力使镁合金管坯在动态下凝固。实验中镁合金管坯受到洛伦兹力的作用，随温度的降低，熔体开始结晶，不同尺寸的晶粒受力不同，并在旋转过程中发生碰撞和摩擦，导致初生相破碎或熔断，为熔体提供异质形核核心。同时搅拌使温度场和溶质趋于均匀，有利于等轴晶的形成，减少了宏观偏析，提高了管坯质量。试验采用了9种不同的电磁搅拌工艺参数制备镁合金管坯，研究了不同电磁搅拌工艺对商用AZ31镁合金管坯铸态组织及力学性能的影响，再通过固溶及固溶加深冷的热处理工艺，，研究了热处理对电磁场作用下AZ31镁合金的综合力学性能及组织的影响。加一定大小的磁场电流与磁场频率，可以在一定程度上可以改善AZ31镁合金的抗拉强度与伸长率。当电流为150A，频率在6Hz时，磁场对铸件的力学性能影响最佳，最大抗拉强度154.77MPa；最大伸长率为16.4%。加一定大小的磁场电流和磁场频率，发现合金在凝固过程中有孪晶组织出现。当频率减小到6Hz和电流加大到150A时，对AZ31镁合金晶粒组织有明显的改善，在微观组织照片中观察到了大量的孪晶组织。合金经过T4（415℃×8h）处理使铸态的组织形成了过饱和固溶体，从而明显增加了试样伸长率，孪晶的形成和长大使晶粒内的孪晶界明显增多，有的孪晶界已经和晶界相接触，使原来的晶粒分割，导致晶粒细化，提高了试样的抗拉强度。T4（415℃×8h）固溶处理后再加深冷处理（-196℃×24h）试样的固溶度进一步提高，同时深冷产生的压应力使晶粒内部的孪晶进一步形成和长大，同时发现经过T4加深冷处理晶粒中产生了与原来不同取向的孪晶组织，不同方向的孪晶界相互交割更进一步细化晶粒。更加提高了试样的抗拉强度和伸长率，使抗拉强度和伸长率分别达到198MPa和23%。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22;TG292;TG166.4

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 陈鼎,陈吉华,严红革,黄培云;深冷处理原理及其在工业上的应用[J];兵器材料科学与工程;2003年03期

2 黎文献,龚浩然,柏振海,陈鼎;金属材料的深冷处理[J];材料导报;2000年03期

3 卢志文;汪凌云;潘复生;陈林;;变形镁合金及其成形工艺[J];材料导报;2004年09期

4 陈振华;杨春花;黄长清;夏伟军;严红革;;镁合金塑性变形中孪生的研究[J];材料导报;2006年08期

5 刘子利,沈以赴,李子全,王蕾;铸造镁合金的晶粒细化技术[J];材料科学与工程学报;2004年01期

6 杨明波;程仁菊;潘复生;汤爱涛;;Mg-9Sr中间合金的组织及其对AZ31镁合金组织细化的影响[J];稀有金属材料与工程;2008年03期

7 周土平，曲英，韩至成;钢的电磁铸造[J];钢铁;1994年12期

8 董俊;工具钢的深冷处理[J];国外金属热处理;1997年02期

9 董允,林晓娉,姜延飞;高速钢强韧化深冷处理研究[J];河北工业大学学报;1998年02期

10 王秀敏,韩会民,丛吉远,王玉魁;深冷处理后CuCr真空触头材料的组织性能研究[J];金属热处理学报;2000年04期