细晶al-sr中间合金对az91d组织和性能的影响

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2016.12.015细晶Al-Sr中间合金对AZ91D组织和性能的影响董天顺，王拓，刘金海，李国禄，周秀锴（河北工业大学材料科学与工程学院，天津300130）摘要：通过真空感应炉对Al-Sr中间合金进行了铜模喷铸处理，得到了细晶Al-Sr变质剂。然后分别采用粗晶与细晶Al-Sr对AZ91D进行了变质处理。SEM、OM、XRD、拉伸试验及硬度测试结果表明：经铜模喷铸处理的Al-Sr中间合金中的第二相Al4Sr的平均尺寸从100μm减小至5μm；经Al-Sr中间合金变质的AZ91D，晶粒明显细化，力学性能明显提高，但细晶

2、Al-Sr的变质效果更好。因此，铜模喷铸是提高Al-Sr变质效果的有效途径。关键词：铜模喷铸；晶粒细化；Al-Sr；变质；AZ91D中图分类号：TG146.2文献标志码：A文章编号：1007-7545（2016）12-0000-00EffectofFine-grainedAl-SrMasterAlloyonMicrostructureandPropertiesofAZ91DDONGTian-shun,WANGTuo,LIUJin-hai,LIGuo-lu,ZHOUXiu-kai(SchoolofMaterialScienceandEngineering,HebeiUniver

3、sityofTechnology,300130Tianjin,China)Abstract：CoppermoldinjectcastingwasappliedtotreatAl-Srintermediatealloyinvacuuminductionfurnacetoproducefine-grainedAl-Srmodificator.AZ91DwasmodifiedbycoarseandfinedgrainAl-Srrespectively.TheresultsofSEM,OM,XRD,testoftensileandhardnessindicatethataverage

4、sizeofsecondphaseAl4Srdecreasesfrom100μmto5μmaftercoppermoldinjectcasting,andgrainsizesofAZ91DmetamorphosedbytwokindsofAl-SrareobviouslythinnerthanthoseofmoltenAZ91DaswellasVickershardness.Meanwhile,theeffectoffinegrainAl-SrisbetterthanthatofcoarsegrainAl-Sr.Therefore,coppermoldinjectcastin

5、gisaneffectivewaytoimproveAl-Srmodificationeffect.Keywords：coppermoldinjectcasting;grainrefining;Al-Sr;modification;AZ91D镁合金具有比强度高、密度小、可回收性好等优点，在轮船、汽车、通讯产品等领域得到了越来越多的应用[1-3]。AZ91D是Mg-Al系镁合金的典型代表，目前国内外汽车生产中广泛使用的铸造镁合金AZ91D来说，其铸态组织主要由粗大的树枝状α-Mg和不均匀分布的粗大骨骼状β-Mg17Al12相组成。由于晶粒粗大，枝晶间存在显微疏松，加之镁的晶体结

6、构是密排六方型，因此导致力学性能较差，机械加工性能差，从而严重阻碍了其应用和发展。根据Hall-Petch公式可知，随着晶粒尺寸的减小，材料的强度越来越高，相应的硬度也越来越高，而晶粒细化到一定程度可以保证多晶镁具备充分的塑性变形能力[4]。因此对AZ91D镁合金进行细化变质处理，改变α-Mg和β-Mg17Al12相的形态和尺寸，是提高其性能的有效方法。目前，采用内部晶粒较粗大的块状或杆状纯金属或中间合金对镁合金进行细化变质处理应用较为广泛。但是无论是采用哪种细化变质剂，普通的细化变质处理方法已很难再进一步提高镁合金的性能[5-6]。Al-Sr中间合金是目前铝合金常用的变质剂

7、，但在镁合金中的应用还很少，而采用细晶Al-Sr中间合金对镁合金进行变质处理的研究则更少[7-8]。本研究拟采用铜模喷铸方法制备细晶Al-Sr中间合金，然后用相同含量的粗晶及细晶Al-Sr中间合金对AZ91D熔体进行处理，研究它们对AZ91D组织和性能的影响。1试验材料及方法1.1主要原材料本研究以AZ91D为研究对象，采用日本大同公司生产的AZ91D铸锭，其成分为（%）：Al8.75、Zn0.55、Mn0.30、Si0.05、Cu0.025、Ni0.001、Fe0.0035、Mg余。变质剂选用直径9.