mgal系合金晶粒细化剂的研究

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1、Mg—AI系合金晶粒细化剂的研究摘要作为结构材料，镁合金由于其密度小、比强度高而具有广阔的应用前景，并引起材料界愈来愈多的关注和工程科技工作者的研究兴趣。其中，镁合金晶粒组织的微细化是目前研究的热点问题之一。对镁合金而言，添加晶粒细化剂是一种重要的晶粒细化方法。在本课题组前期研究的基础上，本文开发了两种用于Mg-A1合金晶粒细化的中间合金型细化剂：A1．A14C3／TiC中间合金和AJ—A14C3／SiC中间合金；通过x-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针微成分分析仪(EPMA)、高倍视频显微镜(HsvM)等仪器手段，研究了这两种中间合金

2、的相组成、微观组织，以及对Mg．AI合金的晶粒细化行为；在生产条件下研究了晶粒细化对Mg—A1合金耐腐蚀性能的影响：并探讨了Mg-A1合金细化过程中的细化极限。x．射线衍射分析结果表明，A1．A14C3／TiC中间合金的组成相除a-AI外，其余主要为TiC和A14C3。SEM分析发现，TiC颗粒在低倍下呈疏松型的团聚现象，但在高倍下是相互分离的，或者由几个TiC颗粒组成一个小团簇，颗粒尺寸小于1；am，且在基体上的分布较均匀。结合文献认为，A14C3相主要存在于TiC颗粒的表面，形成过渡层。以AZ31和AZ61两种镁合金作为细化对象，检验了A1．A14C3／

3、TiC中间合金的细化效果。结果表明，加入该中间合金以后，镁台金的晶粒组织得到明显细化。分析认为，TiC和A14C3组成的复合相在Q．Mg的凝固过程中起到异质形核基底的作用是导致细化的主要原因。经过细化处理以后，AZ61合金的耐腐蚀性能显著改善，使用寿命提高约2倍。作者认为，耐腐蚀性能的改善主要有两方面的原因：a．加入AI．A14C3／TiC中间合金虬后，提高了口相的体积含量，使得p相形成网状，起到了保护作用：b．由于细化了o-Mg晶粒，使得溶质在晶粒内部的分布更加均匀，降低了晶粒内部的电位差，减少了晶粒内部的均匀腐蚀倾向。A1．A14C3／SiC中间合金的组

4、成相除Q．A1外，其余主要为SiC颗粒、A14C3相和单质Si。SiC颗粒表面形态粗糙，这是由于SiC与Al的反应首先从表面开始，并逐步消耗SiC造成的。SiC颗粒与AI液反应生成一部分微小的AhC3颗粒附着在SiC的表面，形成A14C3过渡层。SiC颗粒在基体上均匀分布，颗粒的尺寸在51．tm．10Itm之间。以AZ31、AZ63、AZ91三种中间合金作为细化对象，检验了Al—A14C3／SiC中间合会的细化效果。细化实验结果表明，加入A1．A14C3／SiC中间合金后。Mg．AI合金的晶粒尺寸大大减小。EPMA分析结果表明，由SiC和A14C3组成的复合

5、相在n—Mg的凝固过程中可以作为异质形核基底，这种复合相的大量引入，提高了形核率，从而最终细化了Mg-A1合金的晶粒组织。细化实验结果还表明，细化过程中存在细化极限现象，即当中间合金加入量达到一定程度以后，晶粒尺寸不再随中间合金加入量的增加而继续减小。作者认为，存在这种现象有两方面的原因：a．形核过程中所需的能量起伏不足以提供足够的能量使得所有外来基底形核：b．凝固过程的结晶潜热导致熔体局域温度过高，造成已经形成的晶核被熔化。关键词：Mg-A1合金，晶粒细化，A14C3，TiC，SiCIISTUDYONTHEGRAINREFINERSFORMg-AlBASE

6、DALLOYSABSTRACTMagnesiumalloysareofgreatpotentialasstructuralmaterialsfortheirmanyappreciatedproperties，suchaslowdensity,hie)specificstrength，etc．andareattractingmore．andmorematerialsdesignersandscientificresearchers．Amongtheresearchissuesconcerningmagnesiumalloys，thegrainrefmement

7、isoneofthehottestfields．Formagnesium，theadditionofgrainrefinerisoneofthemostimportantmethodstoobtainfmegrainstructures．BasedonpreviousachievementsbyOUrgroup，twonewkindsofgrainrefineraredevelopedforthegrainrefinementofMg-AIbasedalloysinthepresentwork．OneisAI·AhC3／TiCmasteralloy,andt

8、heotherisAhC3／SiC-A1master