电磁搅拌下az91镁合金的显微组织与性能研究

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1、摘要镁合金具有密度小，电子屏蔽能力强，阻尼减震性能好，机械加工方便，使其在汽车、电子、航空等领域获得了越来越广泛的应用。但镁合金的应用远不及其它主要金属材料，造成这种现状的主要原因在于镁合金材料自身的强度低、脆性大、耐蚀性差和高温性能差等原因。因此，通过晶粒细化的方法，积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径，对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。本文以目前使用最广泛的AZ91镁合金为对象，研究了电磁搅拌和合金元素Ce、Sr、Ca的复合作用对其显微组织及性能的影响，并对其组织细化机

2、理进行了探讨。采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等对合金的组织结构进行了观察与分析，测量了合金晶粒尺寸及硬度值，并对两者之间的关系进行了回归分析。结果表明：电磁搅拌和合金元素的复合作用都能明显细化铸态AZ91镁合金合金组织。在100V电磁搅拌电压的条件下，分别加入O．2％加．8％Ce、0．1％-0．3％Sr和0．1％—O．3％Ca，当Ce、Ca、Sr的含量分别为0．8％、0．2％和0．2％时合金晶粒尺寸最小，硬度值最大。回归分析表明，晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall．petch公式。此外

3、，利用差热分析探讨了电磁搅拌和Cc、Sr、Ca对AZ91镁合金的晶粒细化机制，晶粒细化可归结于合金过冷度的降低。利用静态失重法、X射线衍射仪和能谱分析仪研究了电磁搅拌和Ce、sr、Ca复合处理对AZ91镁合金在3．5％NaCl水溶液中的腐蚀规律。结果表明，电磁搅拌和0．2％--0．8％Ce的加入可显著降低基体合金的腐蚀速度，在电磁搅拌电压为100V条件下，加入0．5％Ce时合金的腐蚀速度降低幅度最大。电磁搅拌与0．1％一0．3％Sr的复合作用也可改善合金的腐蚀性能，其作用不及稀土元素Ce。0．1％加．

4、3％Ca元素的加入对合金的腐蚀性能产生不利影响。关键词：AZ91镁合金，电磁搅拌，铈，锶，钙，显微组织，腐蚀性能AbstractMagnesiumalloysarewidelyusedinautomotive，electricandaeronauticalindustriesduetotheirlowdensity,goodelectromagneticshieldingcharacteristics，highdampingcharacteristics，excellentmachinabilitya

5、ndSOon．However,theapplicationofmagnesiumalloysisfarlessthanothermetalmaterialsbecauseofitsinherentproperties，suchaslowerstrength，poorcorrosionresistanceandhigh·temperatureperformanceandSOon．Therefore，itisimportanttoexploreactiveapproachofimprovingthemec

6、hanicalpropertiesandformabilitythroughgrainref'mement，thustopushtheapplicationofmagnesiumalloysanddeveloptheirsperformanceadvantages．．Inthisthesis，theeffectofcombinedelectromagneticstirringandCe，Sr,CaonmicrostructureandperformanceofAZ91magnesiumalloy,wh

7、ichisthemostwidelyusedmagnesiumalloy,wasstudied．Aswellasgrainrefinementmechanismofalloyswasdiscussed．Microstructuresofalloyswereobservedbymeansofopticalmicroscope(OM)，scanningelectronmicroscope(SEM)andX—raydiffractanalyzer(Ⅺm)andSOon．Meanwhile，thegrains

8、izeandhardnessofalloyswasmeasured，thelinearrelationWaspresentedbetweengrainsizeandhardnessbyregressionanalysis．TheexperimentalresultsshowthattheeffectofcombinedelectromagneticstirringandCe，Sr,Cacausedalargedecreaseofgrainsize．Int