凝固条件对mgzny合金显微组织及形核动力学过程的影响

《凝固条件对mgzny合金显微组织及形核动力学过程的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度和减震性，而且易于回收，在汽车、电子、航空等领域有广阔的应用前景。常规铸造镁合金显微组织及第二相比较粗大，高温易氧化，室温和高温强度都不理想，难以满足高性能结构材料的需求。快速凝固技术能显著细化晶粒、扩展固溶度及形成新的亚稳相，从而大幅度提高合金的强韧性和耐蚀性，因此快速凝固技术被广泛应用于制备高性能和新型镁合金。Mg．zn系合金属于典型的高强镁合金，但该类合金的强度很难满足在更高条件下应用，尤其难以满足在较高温度范围内应用。Y在提高镁合金的强度和耐热性方面有很大的应用价值。本文采用常规凝

2、固技术制各出三种不同成分的Mg．zn．Y合金，将合金在石英管中重熔后用单辊制带设备制备不同冷却速度的快速凝固M哥zn．Y合金条带。采用OM、sEM、EDs、xRD秘TEM分析了常规凝固及快速凝固Mg，zn．Y合金的显微组织和相组成，用Dsc，分析了合金升温过程中所发生的相变。运用与时闻有关的非均质形核理论计算了在快速凝固Mg—zn-Y合金中各竞争相的形核孕育期时间与温度的关系，研究了快速凝固合金的形核动力学过程。研究表明，在常规凝固条件下，Mg．Zn．Y合金组织为树枝晶，随着Y的增加和zr的添加，晶粒逐渐细化，等轴趋势明显加强。合金的晶界析出相主要以两

3、种形态存在：一是在三角晶界形核，呈“鱼骨状”；一是几乎包围整个晶粒，呈连续网状。快速凝固Mg—zn-Y合金条带的横截面组织分为三个区域：近辊面细晶区、内部柱状晶区、自由面等轴晶区；随着转速的增大，自由面等轴晶区的厚度越来越薄，并在某些地方消失。快速凝固Mg-zn·Y合金条带贴辊面组织为等轴晶，晶粒内部有细小的颗粒状析出物，随着转速的增大，晶粒逐渐变细，颗粒状析出物越来越少。M97zn2Y合金条带中析出物为M分zn二元相，M妒zn3Y和M97zn3YO．55zr合金条带中析出物为Mg．Zn．Y三元相。合金成分的变化和凝固条件的不同引起相的变化。在常规凝固

4、条件下，M97ZIl2Y合金主要由旺-Mg、M97Zn3、Mgl2YZn相组成，M97Zn3Y和M97Zn3YO．55Zr合金中主要由旺-Mg、M勘Y砜、M93Y2zn3相组成。快速凝固条件下，M97zn2Y条带主要由d-Mg和M92znll相组成，M97Zn3Y和M97Zn3Y0．55zr合金条带中主要由d—Mg和M93Y2Zn3组成，快速凝固抑制了M93YZfl6准晶相的形成。快速凝固过程是一个非平衡凝固过程，用与时间有关的非均质形核理论分析了Mg。zn。Y合金快速凝固过程中的形核特点，得出了形核孕育期与温度之间的关系：一r3．34r、，：三型．旦

5、．!：l董』1一。os护丸工￡，够1033船。仃一L)2做出了不同成分快速凝固Mg-zn-Y合金的t—T曲线。快速凝固M97Zn2Y合金的相选择顺序为：M92Znll一旺-Mg，快速凝固M97Zn3Y和M97Zn3Y0．55zr合金的相选择顺序为：M勘Y2zn3一Ⅱ。Mg，均为第二相优先形核。分析结果与试验结果吻合的很好。合金的腐蚀试验表明，M972112Y、M97Zn3Y、M97zn3YO．55zr合金，转速为1800q)m的条带自腐蚀电位比铸态合金分别提高了0．03v、O．03v、0．027v，腐蚀电流密度分别降低到铸态合金的1，4、l／3、1／3

6、，快速凝固条带的耐腐蚀性能比铸态合金有较大的提高。关键词：Mg-zn—Y镁合金，快速凝固，显微组织，相组成，形核动力学‘；{l{；{*li鼋；l{1董i{i{卜{l爹。。AbstractAs毛helig溉eStmetals锄eturema谂矗al'magnesium甜loysarefoundusingwidelyinautomotiVe，electronicalldaeronau娃cali以uStriesbecauseofanu烈，efofdesirablefe糠鹣s，incl谴inghi醢s．cren酣妇eight，hi曲hardness／Ⅵ，ei曲

7、t，danlpingcharaCteristicandrecycledeasilynlemicroSt烈e姒es、seco越a科p如．seof鑫s*caSt蠢l吖s鑫豫Icoa搭eandeasilyoxidizedinhightemperature，theroomtemperaturcstrcngmandeleVatedtempera妇e娥蟛hisu醴esira_ble，娥i馥isd主笾c醢ltt。meettheneedsofhi曲pe疵姗allcestmcturematerials。Therapidsolidificationappearsunder

8、misco妇ition，芝hemal硪以sm勰ebyfa西dsolidi蠡cationhaVe