az91镁合金定向凝固工艺及组织研究

《az91镁合金定向凝固工艺及组织研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究摘要：研究表明：在定向凝固过程屮，温度梯度是重要参数之一，代表了定向凝固设备的主要性能指标；温度梯度越高，其定向凝固组织的连续性就越好。关键词：AZ91镁舍金；定向凝固；显微组织镁合金是在工程应用中密度最低的金属结构材料，具有高比强、高比模、高阻尼、电磁屏蔽以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等特点。在汽车、电子、航空、航天、国防等领域具有重要的应用价值和广阔应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。目前镁及镁合金材料的研究己成为世界性的热点。而定向凝固技术W是20世纪60年代发展起来的一种铸

2、造新工艺，它是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固熔体中建立起沿特定方向的温度梯度，从而使熔体在型壁上形核后沿着与热流相反方向，按照要求的结晶方向进行凝固，成平行的柱状晶，这种组织具有方向性，沿柱状晶方向的力学性能特别优异。目前国内在定向凝固方面主要集屮在高温合金领域，而对镁合金的定向凝固研究很少。本实验主要是通过对镁合金进行定向凝固，研究其组织的晶粒结构以及形态，使镁合金的力学性能得到相应的改变与提高。1.定向凝E原理:定向凝固技术是利用晶体的生长方向与热流方向平行且相反的自然规律，在铸型中建立特定方向的温度梯度，使

3、熔融合金沿着与热流相反的方向，按照要求的结晶取向进行凝阎的铸造工艺。2试验2.1实验材料本实验采用的是标准工业用AZ91镁合金。其化学成分（质量分数）：9.1%A1，0.81%Zn,0.27%Mn，其它杂质小于0.02%。2.2实验设备本文中实验设备为自己设计实验设备，热电偶，氩气瓶，温度测量计，石棉，钢丝。2.3试样制备在进行定向凝M前，要制备好用于定向凝冏的试样。本实验中定向凝岡试样的规格为08Omm-2OOmm,采取气体保护真空吸铸法制作。。图1所示为:工艺流程：将试样放入容器屮，容器外围用石棉包裹，然后用钢丝固定，起到保

4、温作用，试样在真空和惰性气体保护状态下放入加热炉中并按加热工艺进行加热，到达所要求的温度保温后，开始进行熔炼。并每隔5分钟用热电偶测出炉内温度分布情况，在工艺中，加热器由耐热钢制成，其规格为080mmx200mm，与试样直径相差不大，其传热方式主耍以加热传热为主，因此，一方而加热速率比较慢，男一方而影响温度梯度的提高，经测量，温度梯度是10K/i™。同时由于镁在高温卜*易氧化，所以必须在真空或惰性气体保护条件下使用。况且镁在高温下蒸发比较严重，挥发出来的镁蒸汽附着在发热器表面，导致发热器热传导受阻甚至损坏，对定向凝固组织产生不利

5、影响。实验选择在380和410°C进行固溶处理，固溶时间6h。时效在410°CX24h固溶之后进行，时效温度分别为150、200和250°C,时效时间12h。当铸锭熔炼以后从加热炉中取出，用冷水在模具底部进行冷却，使其产生一定的温度梯度，进行定向凝固处理。所有试样均采用苦味酸显示组织(腐蚀液配比:苦味酸：1.5g+乙醇:25ml+乙酸5ml+蒸馏水10ml)。采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察:2.9普通凝固铸态显微组织a）四周持续加热试样A面周持续加热试样B面b)U!所得到的纵向剖面组织固组织在定向凝固镁合金

6、中，工艺A和工艺B的镁合金凝固组织有明显的不同。工艺A中，在试样纵向剖面上，二次相(Mgl7Al12)呈纵向条状平行分布,且与热流方向平行。在横剖面上组织呈球状或胞状，二次相弥散程度加强。如图a、图b所示。工艺B屮，在纵向截面的二次相(Mg17Al12)以连续的棒状分布且方向一致。在横向截面上组织呈胞状且各自的趋向不同。如图c、图d所示。比较两种工艺所得到的组织可以发现，虽然加热温度和晶体生长速度相同，但由于温度梯度发生较大变化，导致了定向凝M组织的截然不同。温度梯度越高，其定向凝固组织的连续性就越好。3结论在定向凝闹过程中，温

7、度梯度是重要参数之一，代表了定向凝冏设备的主要性能指标。温度梯度越高，其定向凝固组织的连续性就越好。