SIMA法制备半固态镁合金的研究

发布时间：2020-05-28 22:12

【摘要】： 镁合金作为21世纪的绿色产业，已经引起国内外的广泛关注。有关镁合金半固态成形技术的研究方兴未艾。而SIMA法制备半固态镁合金具有独特的优势。本文主要研究SIMA法制备镁合金半固态坯料工艺过程中二次加热熔化激活的工艺参数及组织球化机制。首先对经过挤压形变的AZ91D镁合金分别进行连续加热及等温保温，，然后水淬快速激冷固定其高温瞬时组织。定量测试晶粒的等积圆直径和球化度等形貌参数，比较形变组织的半固态球化效果，采用金相分析、XRD、TEM、EDAX等方法观测组织演变过程特点，并考察第二相及微区成分的变化。通过对半固态再结晶和半固态熔化过程中的组织转变、晶界蜂巢及晶内液池现象的分析，结合相变热力学和动力学原理，提出SIMA法制备镁合金半固态球状化组织的形成机制及工艺参数。研究结果表明： 1、等温温度和保温时间是形变镁合金组织球状化的两个重要控制因素。随着保温温度的升高，获得半固态球状组织所需的等温时间逐步缩短。在相同的加热速度条件下，560℃保温5min的工艺效果与570℃保温4min、580℃保温2min基本相当。 2、相同等温温度条件下，改变等温时间，等积圆直径的分布随时间的延长趋向均匀，晶粒球化度接近于正态分布。平均等积圆直径由大变小再变大再变小，呈波浪状变化；而晶粒平均球化度则由小变大再变小，呈抛物线状。 3、相同保温时间条件下，改变等温温度，等积圆直径大的晶粒随温度的升高而增加，球状化程度高的晶粒数增多，平均等积圆直径和平均球化度同时增大。而等温温度对最终球化组织的平均等积圆直径和平均球化度的影响呈抛物线关系。 4、连续升温和等温保温过程中再结晶形成等轴晶，为半固态晶粒球状化提供了必西安理工大学硕士学位论文要的组织条件．．保温温度升高和连续加热速度加诀都会使半固态再结晶的速度提高。 5、形变组织半固态保温过程中伴随着局部高能区的熔化，表现为晶界蜂巢状结构和晶内液池现象，这是半固态合金保持固相特征并具有触变性的基本条件。 6、半固态晶粒球状化的基本原因是晶界熔化，其控制因素是因液界面处原子扩散迁移的速度和界面曲率。过程机制为：挤压形变组织在加热过程中首先发生再结晶长大变为颗粒状等轴晶；随温度升高和保温时间延长，等轴晶发生局部熔化，液固界面的曲率过热使晶粒外形向球状转变。
【图文】：

组织演变,微观组织,液相,树枝

图3一2560℃保温过程中的组织演变(a)保温Zmin(b)保温3min(e)保温4min(d)保温smin(e)保温6min微观组织。保温Zmin(图3一Za)，固相呈柱状树枝分布，树枝间隙以液相填充。随时间的延长，树枝骨架逐渐变得粗大，固液相界面变得模糊，有少量等轴晶粒开始出现。3min(图3一Zb)时组织颗粒化基本完成，仅有少数颗粒连接在一起，晶界及晶粒内部有少量液相分布。4min时，晶界液相变多，晶粒基本被液相完全隔离。晶粒内部的液相也有向中心聚集的趋势。晶粒边缘出现白亮色环，如图3一2c所示。smin(图3一Zd)后

组织演变,颗粒化,条带状,晶粒

第三章变形合金Az91D二次加热过程中的组织演变0.52左右。上述保温过程中，图3一Za中液相从整个组织来看是不均匀的，沿某一方向成带状平行分布。这一现象的原因可能是由于挤压应力分布不均而使得金属在垂直于应力方向上的变形程度不同引起的，变形严重的区域残余应力大，能量聚集高，重熔过程中熔化首先在这些区域发生。随着保温时间的延长，液相带状分布的特征逐渐减弱，晶粒进一步球团化，晶界处液相明显增多。到sm加时，液相趋于均匀，这是由于保温时间延长原子充分扩散的结果。据此可以确定，在560℃保温时，保温smin可以获得液相分布均匀、晶粒圆整的半固态组织。3.2.2570℃保温过程中的组织演变图3一3为试样加热到570℃保温不同时间的组织演变结果。保温Zm加图3一3570℃保温过程中的组织演变(a)保温2山in(b)保温3口in(e)保温4口in(d)保温smin时试样颗粒化明显
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG146.2

【引证文献】