Al-C系中间合金及其对AZ63合金晶粒细化行为的研究

发布时间：2017-11-26 12:19

  本文关键词：Al-C系中间合金及其对AZ63合金晶粒细化行为的研究

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【摘要】：镁合金具有密度低,比强度、比刚度高,电磁屏蔽能力强等优点,被广泛应用于汽车、电子产品和航空航天等领域。然而,镁合金的弹性模量低,强度低,塑性差,耐蚀性差制约了其应用和发展。通过添加中间合金细化剂,可以有效地细化镁合金的晶粒,提高其强度、塑性和耐蚀性。根据前期研究发现,Al-C、 Al-C-Si和Al-C-B中间合金对Mg-Al系合金具有良好的晶粒细化效果。因此,本文研究三种Al-C系中间合金的物相组成和微观组织,通过控制成分和工艺,制备含有大量细小异质形核颗粒的中间合金,使Mg-Al系合金获得较好的晶粒细化效果和力学性能。本文主要研究内容如下：(1)Al-C中间合金组织分析及对AZ63合金的晶粒细化行为本文利用熔体反应法制备了系列Al-5C中间合金,随温度升高,Al4C3相的衍射峰变强,数量增加、尺寸变大,由750℃时的2-4μm增大至850℃下的5-101μm。在熔炼温度为730℃条件下,添加1.0wt.%Al-5C中间合金,保温0.25h、0.5h和1h后,AZ63合金的平均晶粒尺寸由410μm分别减小至2001μm、170μm和180μm,保温1h后细化效果稳定。(2) Al-C-Si中间合金组织分析及对AZ63合金的晶粒细化行为本文利用熔体反应法制备了系列Al-5SiC中间合金,其组成物相为α-A1、SiC、Al4C3和Si相,随制备温度升高,Al4C3相和Si相的衍射峰变强,SiC的衍射峰逐渐减弱,甚至消失。Al-5SiC中间合金中SiC颗粒在基体上均匀分布,Al4C3相呈现块状或六角板片状,主要分布在SiC颗粒周围,少量分布在基体的其他位置。1200℃条件下,六角板片状的Al4C3相会发生叠加和聚集现象。在熔炼温度为730℃条件下,添加0.5wt.%Al-5SiC中间合金,可以使AZ63合金平均晶粒尺寸由4001μm细化至1201μm,保温0.25h和0.5h对细化效果没有影响；当A14C3和SiC两相共存时,Al-C-Si中间合金对AZ63合金的细化效果更加优异。(3) Al-C-B中间合金组织分析及对AZ63合金的晶粒细化行为本文利用熔体反应法制备了系列Al-C-B中间合金,其组成物相为α-Al、 Al3BC和AlB2相；随着温度升高,部分AlB2相转变成尺寸较大的AlB12相,剩余AlB2相和Al3BC粒子均发生长大现象。Al-0.4C-1.6B中间合金的AlB2相在基体上均匀分布,尺寸为2-15μm, Al3BC颗粒约为1μm,主要均匀分散在AlB2周围；该中间合金对AZ63合金具有良好的细化效果,当添加量为0.5wt.%、1.0wt.%和2.0wt.%,保温0.5h,AZ63合金的平均晶粒尺寸由350μm分别细化至230μm、110μm和60μm。晶粒细化后,AZ63铸态合金的布氏硬度由56.5HBW逐渐增加到65.2HBW,T6热处理后其布氏硬度由62.0HBW增加到71.7HBW,提高15.6%；其室温抗拉强度也得到相应提高。(4)Al-C系中间合金对AZ63合金晶粒细化行为的比较本文综合对比了Al-C、Al-C-Si和Al-C-B三种中间合金对AZ63合金的晶粒细化行为,得出Al-C和Al-C-Si两种中间合金具有更好的细化时效性,这与Al4C3比Al3BC在镁合金熔体中更加稳定有关。综合考虑中间合金的添加量和保温时间等工艺,Al-C-Si中间合金将是具有工业开发与应用前景的Mg-Al系合金晶粒细化剂。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22

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本文编号：1229770