电磁搅拌对微合金化镁锌硅合金组织及力学性能的影响

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要镁合金作为结构材料具有其它材料无法比拟的优越性，并在汽车工业、IT产业和航空航天等行业中得到广泛应用。采用电磁搅拌法与合金化相结合制备高性能镁合金是今后工业化的重要发展方向。本文主要实验设备为一台温度可调、旋转磁场分布和磁场强度可变且有气氛保护的旋转永磁体电磁搅拌装置。通过此装置研究了连续降温和等温条件下Mg-6%Zn-2%Si合金非枝晶初生相的形成过程，结果表明初生相经历了微小树枝状—树枝状—颗粒状的演化过程。对不同工艺参数对Mg-6%Zn-2%Si合金初生相影响的研究表明：磁感应桶旋转速率增加使得初生相球化和细化；旋转方向的改变对组织无明显影响；边

2、搅拌边降温的初生相更接近球形，但易发生合并长大。对比了不同搅拌工艺下的凝固铸锭的组织和力学性能，结果表明：670℃等温70Hz、10min单向搅拌并以最大冷却速度凝固后的合金具有较优的组织，其在室温和高温（150℃）下抗拉强度均有小幅度提高，而断后伸长率提高幅度比较明显，硬度值提升也较大。研究了不同含量富铈混合稀土、钙和硼合金化对Mg-6%Zn-2%Si合金组织和力学性能的影响，发现合金化后的Mg-6%Zn-2%Si合金组织细化，不同温度（20℃和150℃）时的抗拉强度均优于未合金化的，且添加0.3wt.%的富铈混合稀土、0.6wt.%钙以及1wt.%硼的合金在相应单元合金化系列中力

3、学性能最高。用优化的电磁搅拌工艺对这几种性能较优合金进行了电磁搅拌，连续冷却取样组织分析结果表明：添加稀土元素后的合金在电磁搅拌后Mg2Si初生相相比于搅拌前有所细化；添加钙元素合金搅拌后组织中初生Mg2Si以棒状、球粒状存在于基体；添加硼元素合金搅拌后组织中初生Mg2Si相比有所粗化，但边角发生圆化。单元合金化合金搅拌凝固后在不同温度的抗拉强度和断后伸长率稍有提高，硬度基本不变。关键词：镁合金，电磁搅拌，非枝晶初生相，微观组织，力学性能i电磁搅拌对微合金化镁-锌-硅合金组织及力学性能的影响ABSTRACTComparedwithotherstructuralmaterials,ma

4、gnesiumalloyshavemanyexcellentpropertiesandhavebeenwidelyappliedintheautomobile,ITandaerospaceindustries.Fabricationofhighperformancemagnesiumalloysbymeansofelectromagneticstirringcombinedwithalloyingisanimportantprocessincommercialapplicationinthefuture.Inthethesis,asetofrotatingpermanentmagne

5、telectromagneticstirringdevicehasbeenused,whichisofmanipulationoftemperatureandmagneticfielddistributionandintension.Theevolutionprocessofnon-dendriticstructureMg-6%Zn-2%Sislurryatnonisothermalandisothermalstirringtemperatureunderelectromagneticstirringhasbeeninvestigatedwiththedevice,theresult

6、sindicatethatprimaryMg2Sievolvesfirstlyfromfinedendritetodendriteandbecomessphericalgrainsatlast.Furthermore,effectsofprocessparameters(e.g.rotatingspeedofmagnetbarrel,alternationofrotatingdirectionandstirringtemperature)onthemicrostructureofsemisolidMg-6%Zn-2%Sialloyhavebeenalsoinvestigated,wh

7、ichindicatethathigherrotatingspeedofthemagnetbarrelmakesthemorphologyofprimaryMg2Simorespherical,alternationofrotatingdirectionhasnoobviouseffectonthethemicrostructureofsemisolidMg-6%Zn-2%Sialloyandstirringtemperaturereducinginsti