Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化

制备出两种用于AZ91合金晶粒细化的Al-C和Al-Ti-C中间合金.结果表明:这两种中间合金对AZ91合金均有良好的晶粒细化作用.向AZ91合金中加入1%的Al-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至65μm左右;向AZ91合金中加入1%的Al-TI-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至45μm左右.然而,两种中间合金添加量分别大于1%时,晶粒尺寸没有进一步的变化.分析认为:Al-C和Al-Ti-C中间合金起晶粒细化作用的分别是Al4C3相和Al4C3和TiC复合相.     

Effects of Different State Mg-5Sr-10Y Master Alloys on the Microstructure Refinement of AZ31 Magnesium Alloy

通过OM金相显微镜,SEM扫描电镜和XRD等手段研究了不同状态(铸态,挤压态,固溶态)Mg-5Sr-10Y中间合金的组织及其对AZ31组织细化效果。研究结果表明：所有的Mg-5Sr-10Y中间合金均由α-Mg,Mg17Sr2 和 Mg24Y5相组成,但是α相的形貌以及第二相的尺寸,数量和形态却各不相同,并最终导致对AZ31晶粒细化效果的不同;各种不同状态的中间合金均能有效细化AZ31镁合金,但细化效果却不同,挤压态中间合金对AZ31细化效果最好,其次是铸态,最后是固溶态;不同的细化效果主要与非均质形核和成分过冷有关,而与遗传效应无关     

Al-TiC中间合金的制备及对AZ91合金铸态组织的细化效果

采用铸造接触反应法制备Al-TiC间合金，EPMA和XRD分析显示，反应温度和保温时间是TiC颗粒原位合成的重要工艺参数，基于热力学计算和动力学分析探讨了原位TiC颗粒的形成机制。在AZ91镁合金熔体中加入0．3％的Al-10％TiC间合金可明显细化晶粒尺寸，由基体合金的107μm降至57μm，降低幅度约为47％。晶粒细化机制可归结为TiC颗粒作为初生α-Mg的异质晶核。     

镁合金细化剂Al-5Zr-1B合金的组织与细化性能

采用K2ZrF4和KBF4混合粉末与铝熔体直接反应制备镁合金晶粒细化剂Al-5Zr-1B合金,利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,研究了Al-5Zr-1B合金的显微组织及其对纯Mg和AZ31镁合金的晶粒细化作用。结果表明:Al-5Zr-1B合金中含有大量细小的ZrB2粒子,平均尺寸为0.2μm,ZrB2粒子作为异质形核核心使纯Mg和AZ31镁合金晶粒得到细化。随着Al-5Zr-1B合金添加量的增加,纯Mg和AZ31镁合金的晶粒尺寸逐渐减小。添加0.3%(质量分数)的Al-5Zr-1B合金,可使纯Mg晶粒从1400μm细化到120μm。添加0.6%的Al-5Zr-1B合金,可使AZ31镁合金晶粒从170μm细化到45μm。     

Processing Effects on Grain Refinement of AZ31 Magnesium Alloy Treated with a Commercial Al-10Sr Master Alloy

The effects of Sr amount and melt holding time on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy treated with a commercial Al-10Sr master alloy are investigated. The effects of solutionizing, rolling, and remelting of commercial Al-10Sr master alloy on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy are also investigated. An increase in Sr amount from 0.01 to 0.1 wt.% or melt holding time from 20 to 80 min causes the grain size of AZ31 alloy treated with the commercial Al-10Sr master alloy to gradually decrease. In addition, the solutionizing, rolling, or remelting of commercial Al-10Sr master alloy can improve the refinement efficiency of the master alloy to AZ31 alloy, and the improvement resulting from the remelting is best obvious, followed by rolling and solutionizing, respectively.     

Mg-TiB_2中间合金和Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究了Mg-50%TiB2中间合金和稀土元素Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入1.4%的中间合金可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至50μm。在此基础上,复合添加0.2%Ce后,枝晶组织和晶粒进一步细化,同时,β相由粗大骨骼状转变为岛状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,TiB2可作为初生α-Mg的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷度增加,从而激活固液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。     

TiC/Al和SiC/Al中间合金对Mg-Al系合金晶粒的细化

研制出两种新型的Mg-Al系合金晶粒细化剂——Al-4％TiC和Al-10％SiC中间合金。结果表明：这两种中间合金对Mg-Al系合金均有良好的晶粒细化作用。向AZ63合金中加入1％的TiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约2mm减小至250μm左右；向AZ31合金中加入0．5％的SiC／Al中间合金可使其晶粒由原来的约600μm减小至200μm左右。分析认为，表面覆有Al4C3过渡层的TiC和SiC颗粒可以作为α-Mg的结晶核心，同时SiC颗粒本身也可以作为α-Mg的异质结晶核心。大量异质结晶核心的存在是导致α-Mg晶粒细化的主要原因。     

细晶粒AZ31(Ce)镁合金板材的组织与性能

研究了稀土元素Ce对Mg-AL-Zn系AZ31镁合金板材轧制、退火后组织与性能的影响，探讨了细晶粒镁合金的塑性变形机理。结果表明，AZ31(Ce)合金轧制变形及退火后，可以获得尺寸十分细小的晶粒(约10μm)，变形能力进一步提高。细晶粒镁合金在变形过程中有多种变形机制共同作用，在大尺寸晶粒中，变形机制以滑移和孪生为主，而在小尺寸晶粒(约10μm)中，晶界滑动机制发挥了重要作用，它可以协调大尺寸晶粒的变形对提高镁合金变形能力起有益的补充，有效地提高镁合金的轧制变形能力。     

热挤压工艺对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

在不同挤压条件下对AZ31镁合金进行了热挤压试验,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及冷却方式影响,在本试验范围内,AZ31镁合金在623 K挤压后空冷得到的组织均匀细小,力学性能良好.     

铈对镁合金AZ31晶粒大小及铸态力学性能的影响

试验采用普通的熔炼铸造方法，就稀土Ce对镁合金AZ31晶粒大小及其铸态力学性能的影响进行了研究。Ce含量＜1％时随着Ce含量的增加AZ31晶粒越来越细，超过1％时晶粒又变粗。对获得的细晶材料进行了铸态下力学性能的测试并与未加细化剂的材料进行比较，发现抗拉强度和塑性都明显提高。断口扫描分析证明拉伸时断裂为明显的沿晶断裂，压缩时为穿晶断裂。     

微量Mg、Si对Al-Ti-C中间合金晶粒细化效果的促进作用

研究结果表明：微量的Mg和Si均能促进Al-Ti-C中间合金对工业纯铝和6063合金等铝合金的晶粒细化作用;在细化温度相同的条件下,与Si相比,Mg对Al-Ti-C中间合金细化效果具有更大的促进作用,微量的Mg可以抑制Al-Ti-C中间合金晶粒细化的“温度效应”;铝熔体中同时存在微量的Mg和Si时Al-Ti-C中间合金的细化效果更好,初步探讨了这两种微量元素促进Al-Ti-C中间合金细化效果的机理。     

微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响

研究了添加微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响。在AZ91D镁合金熔炼过程加入AlV55中间合金引入钒元素,用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射等分析研究了加钒前后合金组织的变化以及钒在合金中的存在形式。结果表明:钒的引入使β-Mg17Al12相由不连续网状逐渐离散化,钒在AZ91D合金中主要以新相Al3V形式溶解或分散于β-Mg17Al12相和α-Mg基体中。高熔点的新相Al3V在AZ91D镁合金凝固过程中先于其他相生成聚集在固液界面前沿,抑制晶粒的长大;同时由于α-Mg相细化而使晶界面积增加,相应的单位面积晶界处发生共晶反应的熔液体积减少,生成的β-Mg17Al12相变得细小。同时由于晶粒尺寸减小以及晶界处Al3V相的强化作用,AZ91D合金的硬度随着添加钒含量的增加呈增大趋势。     

快速凝固处理对Al-Ti-B中间合金组织和细化效果的影响

用单辊甩带法和旋转液体纺绩法分别制备了Al-Ti-B中间合金薄带和细线,研究快速凝固处理对中间合金组织和细化效果的影响。结果发现:采用快速凝固方法处理Al-Ti-B中间合金可提高Ti在!-Al基体中的固溶度,细化TiAl3相和分散TiB2粒子,从而显著提高其细化效果。分别添加0.2%(质量分数)的Al-Ti-B快淬薄带和Al-Ti-B细线处理工业纯铝,可获得粒径约为50～100"m的等轴晶组织。旋转水纺绩法可连续生产线径均匀的线材,比单辊甩带法更具有实用化前景。     

Mg-Al4C3-Ce中间合金对AZ91D镁合金显微组织与性能的影响

采用粉末原位合成工艺成功制备了新型Mg-50％Al4C3-xCe (x=2％、4％、6％、8％)中间合金,并利用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对其进行物相鉴别和形貌分析.在AZ91D镁合金中加入1.2％(Mg-50％Al4C3-xCe)中间合金可明显细化枝晶组织,枝晶形貌由六重对称的树枝状演变为花瓣状,而且晶粒尺寸明显减小.当中间合金中Ce含量为6％时,合金的平均晶粒尺寸由基体合金的360 μm降至65 μm.显微组织的细化有利于合金的强韧性能及耐腐蚀性能的明显提高.     

塑性变形对AZ31镁合金晶粒细化的影响

利用6300kN液压机通过挤压的方法研究了塑性变形对AZ31镁合金晶粒细化的影响.实验表明:挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能;随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,金属的协调变形能力增加,塑性增加;并且通过适当控制成形温度,平均品粒直径可控制在3～5μm之内.     

AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究

研究了工业态热轧AZ31B镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×10-3s-1的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0.36。研究结果表明:晶界滑动(GBS)是工业态热轧AZ31B镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。     

AZ31镁合金包辛格效应研究

采用拉、压循环试验测试了AZ31镁合金的包辛格效应(BE),并研究了BE的机制。测试结果表明:压缩预变形后反向拉伸出现明显的BE,而拉伸预变形后反向压缩出现反包辛格效应(RBE);且包辛格效应比反包辛格效应明显。循环拉、压加载过程中的显微组织和晶体取向演化研究结果表明,出现包辛格效应是由于预压缩时改变晶粒取向与反向拉伸时去孪生效应共同作用的结果;预拉伸变形虽然不改变晶粒取向,但使轴比c/a值降低,使反向压缩时发生孪生更加困难,从而导致反包辛格效应。     

AZ31镁合金热轧变形的动态再结晶机制

在轧制温度603~703 K、轧制压下量20%~40%、应变速率4~16 s-1下对AZ31镁合金进行轧制变形,研究轧制压下量、应变速率和变形温度对AZ31镁合金变形组织的影响,分析了镁合金的动态再结晶机制。结果表明：应变速率和变形温度不仅影响动态再结晶进行的程度,而且能够改变再结晶的方式或形核机制。当轧制应变速率= 13.9 s-1,变形温度T=603 K时,再结晶方式为孪生动态再结晶;变形温度升高到703 K时,沿晶界有链状新晶粒出现。当变形温度T= 673 K,应变速率= 11.35 s-1时,再结晶方式以孪生动态再结晶为主;应变速率降低到= 4 s-1时,再结晶方式以旋转动态再结晶为主。     

Ca变质及热挤压对AZ31镁合金组织的影响

研究了金属Ca变质处理及热挤压变形对镁合金组织、晶粒大小的影响.结果表明:0.4%的Ca能使AZ31镁合金的β-Mg_(17)Al_(12)组织明显球化,均匀化处理后晶粒尺寸由变质前的546μm降至147μm;另外,400℃下热挤压也能强烈地细化组织,平均晶粒尺寸降至20μm以下,其机理是发生了动态再结晶与孪生变形.     

Al-3Ti-3B中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响

利用OM、XRD、SEM和EPMA等手段研究了Al-3Ti-3B细化剂对AZ31镁合金微观组织的影响。结果表明,添加适量的Al-3Ti-3B细化剂能使铸态AZ31镁合金粗大的树枝晶转变为均匀的等轴晶;加入量为0.4%时取得了较好的细化效果,固溶处理后的AZ31镁合金平均晶粒尺寸由300μm减小到50μm。TiB2和AlB2粒子的异质形核作用是促使晶粒细化的主要机制,且TiB2粒子在晶界上的偏聚可进一步阻碍晶粒长大。