az91、am60铸造镁合金晶粒细化及晶粒尺寸预测模型的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringStudyonGrainRefinementandTheModleforPredictingGrainSizeofAs-CastAZ91andAM60alloysMasterCandidate：WuFanggangMajor：MaterialScienceandEngineeringSupervisor：Prof.ZhangShichangWuhanUniversityofSciencean

2、dTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinathMay,23,2015摘要镁及其合金具有密度小，比强度高以及减震、抗电磁辐射等优点，在汽车、电子、交通等领域得到了日益广泛的应用。镁合金的室温塑性差，强度低，细化晶粒能有效提高镁合金的力学性能。本文以AZ91、AM60为试验对象，在铸态下分别加入MnCO3细化剂、Al-Sr-La复合细化剂，研究了细化剂对AZ91、AM60合金铸态和固溶态显微组织、力学性能的影响，并对镁合金的细化机理进行了深入的探讨。研究结果表明：MnCO3和Al-Sr-La复合细化剂均能有效细化AZ91、AM60镁合金。镁基

3、体由粗大树枝晶状变为细小颗粒状，晶界处β-Mg17Al12相的数量减少并且由原来连续的网状结构变为弥散的断续状，晶粒数目增多，晶粒尺寸变小，合金的力学性能有较大提高，并且固溶态合金的力学性能优于铸态合金。试验还发现，冷却速度对Mg-Al系合金的晶粒尺寸也有重要影响，冷却速度越快，过冷度越大，促进了晶核的大量成形，细化了晶粒。另外，对细化后的试样进行能谱分析，结果发现Mn、Sr、La富聚于晶界附近，由此推测MnCO3和Al-Sr-La的细化机理主要是Mn、Sr、La的成分过冷作用。本文评述了铸造镁合金现有的一些晶粒尺寸预测模型，以晶粒形核中的成分过冷理论为基础，推导出了能够

4、预测铸态下镁合金晶粒尺寸的数学模型，分析了冷却速度、液相温度梯度等工艺参数对晶粒大小的影响。结果表明，该模型可以有效预测镁合金的铸态晶粒尺寸。关键词：AZ91、AM60镁合金；晶粒细化；成分过冷；晶粒尺寸预测模型IAbstractMagnesiumanditsalloysarewidelyusedinautomotive,electricalappliances,transportationandotherindustrialareasduetotheirsomeadvantagessuchaslowdensity,highstrength-to-weight,gooda

5、nti-vibration,strongelectromagneticshieldingandradiationresistance,etal.Mechanicalperformancecanbeeffectivelyimprovedafteraddinggrainrefiners,BothMnCO3refinerandAl-Sr-LamixedgrainrefinerwereaddedtoAZ91andAM60respectively.Theeffectsofgrainrefineronas-castandsolidsolutiontreatmentmicrostruc

6、tureandmechanicalpropertiesofAZ91andAM60alloyswerestudied.Besides,therefiningmechanismwasinvestigated.TheresultsshowthattheMnCO3andAl-Sr-LacompositerefinercaneffectivelyrefineAZ91andAM60magnesiumalloys.MagnesiummatrixwaschangedfrombulkyisometricintotinypetalsshapeandMg17Al12phasewaschange

7、dfromtheoriginalnetworktodiffuseintermittentshape.AZ91andAM60’sgrainbecameverysmall,themechanicalpropertiesofsolid-solutionalloyisbetterthantheas-castalloy.ItwasfoundthatthecoolingrateofMg-Alalloyhadgreateffectonthegrainsize,thefastercoolingrate,thebiggerofsuper-coo