Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂对铸态Mg-Al-Zn合金的晶粒细化机理研究

发布时间：2021-03-09 11:53

　　Mg-Al-Zn（AZ系）合金是应用广泛的铸造镁合金,但其强度和塑性较低,不能用做承受较大载荷的结构零件。晶粒细化可提高AZ系合金的力学性能,通过在液态下添加细化剂来细化铸造合金的晶粒组织是一种廉价且实用的方法,因而得到了广泛关注和深入研究。而寻找适用于特定合金的晶粒细化剂则成为研究的重点。本文熔炼并制备了一种含有多种合金元素的复合细化剂Al-Sr-Mn-Ti-C,在铸造条件下将细化剂添加到液态AZ31和AZ91合金中,研究了复合细化剂加入量对AZ31和AZ91合金的铸态组织、晶粒尺寸及力学性能的影响;基于对细化剂微观组织的分析,运用边-边匹配模型探究了其细化机理;采用相对晶粒尺寸模型和相互依存理论模型预测了铸态AZ31和AZ91合金的晶粒尺寸。经Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂细化处理后,铸态AZ31和AZ91合金组织中的二次枝晶发达,晶粒明显细化,晶界处的Mg17Al12相呈断网分布;金属型铸造AZ31和AZ91合金出现了非平衡凝固组织,即离异共晶和层片状共晶,细化处理使AZ91合金组织中的层片状共晶数量减少,AZ31合金中的离异共晶数量减少;当Al-Sr-Mn-Ti-C细化剂... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 细化镁合金组织的意义
    1.2 细化镁合金组织的工艺研究现状
        1.2.1 镁合金晶粒细化的一般方法
        1.2.2 铸造Mg-Al-Zn系合金液态细化处理的研究现状
    1.3 金属凝固晶粒尺寸的预测模型
        1.3.1 相互依存理论模型
        1.3.2 相对晶粒尺寸模型
    1.4 描述晶粒细化机制的边-边匹配模型
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 研究的技术路线及实验研究方法
    2.1 本文研究的技术路线
    2.2 试验研究方法
        2.2.1 合金的成分设计
        2.2.2 合金的熔炼
    2.3 试样的微观组织分析
        2.3.1 金相组织分析
        2.3.2 SEM组织分析
        2.3.3 XRD组织分析
    2.4 晶粒尺寸测量
    2.5 力学性能测试
    2.6 边-边匹配模型研究方法
第3章 Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂对铸态Mg-Al-Zn合金的细化作用及力学性能的影响
    3.1 细化处理对AZ31和AZ91合金铸态组织及晶粒尺寸的影响
        3.1.1 细化处理对AZ31和AZ91合金铸态组织的影响
        3.1.2 细化处理对AZ31和AZ91合金晶粒大小的影响
        3.1.3 铸造AZ31和AZ91合金的非平衡凝固组织
    3.2 Al-Sr-Mn-Ti-C细化处理对AZ31和AZ91合金力学性能的影响
    3.3 本章小结
第4章 Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂对铸态AZ31和AZ91合金的细化机理分析
    4.1 Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂的成分及相组成
    4.2 Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂中化合物形成过程的分析
    4.3 边-边匹配模型分析Al-Sr-Mn-Ti-C复合细化剂的细化机理
    4.4 本章小结
第5章 铸态Mg-Al-Zn合金的晶粒尺寸预测
    5.1 基于自由形核的晶粒尺寸预测模型
        5.1.1 相对晶粒尺寸模型
        5.1.2 相对晶粒尺寸模型预测AZ31和AZ91合金的晶粒大小
    5.2 基于相互依存理论的晶粒尺寸预测模型
        5.2.1 相互依存理论模型
        5.2.2 相互依存理论模型预测AZ31和AZ91合金的晶粒尺寸
    5.3 本章小结
第6章 结论
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]镁及镁合金产业发展研究[J]. 马登民.  世界有色金属. 2019(19)
[2]基于KGT模型的AZ91铸态合金晶粒尺寸预测[J]. 刘龙飞,张诗昌,段思怡,熊九郎.  武汉科技大学学报. 2017(05)
[3]MnCO3细化Mg-Al系铸造合金晶粒的机理[J]. 段思怡,刘升,张诗昌.  特种铸造及有色合金. 2017(04)
[4]金属型铸造Mg-Al合金凝固晶粒尺寸的预测[J]. 张诗昌,吴方钢,梅秋平,周舟,龚梦成.  特种铸造及有色合金. 2015(02)
[5]Mg-9Al-1Zn-（0-0.6）Sr镁合金铸态组织及晶粒细化研究[J]. 吴璐,潘复生,杨明波,程仁菊,汤爱涛.  功能材料. 2014(02)
[6]SiC含量对AZ91D镁合金细化效果及组织形貌的影响[J]. 陈胜娜,蔡长春,余欢,杨伟,徐志锋,严青松.  特种铸造及有色合金. 2013(10)
[7]镁合金塑性变形机制概述[J]. 张会.  机械管理开发. 2013(01)
[8]Al-Ti-C与Al-Ti-B晶粒细化剂的Zr中毒机理[J]. 肖政兵,邓运来,唐建国,陈祺,张新明.  中国有色金属学报. 2012(02)
[9]MgCO3对AZ31镁合金晶粒的细化[J]. 高声远,王同辉,乐启炽,张志强,贾征,崔建忠.  吉林大学学报(工学版). 2011(06)
[10]Mn含量对Mg-5Al合金铸态组织和力学性能的影响[J]. 周桂斌,刘子利,刘希琴,王怀涛,李健.  特种铸造及有色合金. 2011(05)

博士论文
[1]Mg-Al合金铸态晶粒细化理论和实验研究[D]. 黄秋燕.重庆大学 2016

硕士论文
[1]铸造镁铝和镁锌合金晶粒细化研究[D]. 刘丽新.内蒙古科技大学 2007
[2]镁及镁合金晶粒细化研究[D]. 张世军.中南大学 2002



本文编号：3072804