铈对AZ31、AZ91和ZK60镁合金铸态组织的影响

摘要

镁合金作为轻质的工程结构材料，在汽车、航空航天和其它领域的应用前景广阔。然而，现有镁合金的力学性能和成形性能等还难以满足工业生产的需要。因此，有必要进一步通过合金化和/或微合金化来改善镁合金的综合性能。稀土元素Ce作为一种有潜力的合金化和/或微合金化元素，其在镁合金中的作用一直受到国内外的广泛关注和高度重视，并对此开展了大量的研究。然而，目前国内外对于Ce在镁合金中的作用仍然存在不少的争议，尤其是Ce对镁合金组织细化的影响。一种观点认为Ce合金化和/或微合金化可以细化镁合金的组织，而另一种观点则认为在镁合金中添加Ce不但不能细化合金的组织，反而使合金的组织粗大。因此，进一步深入研究Ce对镁合金组织的影响，对于通过Ce合金化和/或微合金化改善现有镁合金的综合性能意义重大。同时，研究成果对于高性能含Ce新型镁合金的开发也同样具有理论指导意义。
　　 本文以AZ31、AZ91和ZK60三个典型镁合金为研究对象，系统研究了Ce添加对AZ31、AZ91和ZK60镁合金铸态组织的影响，并取得了以下研究结果：①添加0.5～2.0wt％Ce到AZ31镁合金中不但可形成Al11Ce3相，还可使合金中β-Mg17Al12相的数量减少，并使β-Mg17Al12相的形貌从最初的连续网状向断续状和/或和颗粒状转变。此外，添加0.5～2.0wt％Ce不但不能细化AZ31镁合金的晶粒，还使合金的晶粒变得粗大。在本文的实验条件下，Ce加入量、熔体保温温度或熔体保温时间增加可以微小减弱Ce对AZ31镁合金晶粒的粗化作用。②添加0.5～2.0wt％Ce到AZ91镁合金中不但可形成Al11Ce3相，还可使合金中β-Mg17Al12相的数量减少，并使β-Mg17Al12相的形貌从最初的连续网状向断续状和/或和颗粒状转变。此外，添加0.5～2.0wt％Ce总体上也不能细化AZ91镁合金的晶粒，相反，还使合金的晶粒变得粗大，尤其在添加2.0wt％Ce时。在本文的实验条件下，熔体保温温度和熔体保温时间增加或减少均可减弱Ce对AZ91镁合金晶粒的粗化作用。⑨添加0.5～1.5wt％Ce到ZK60镁合金中不但可形成Mg12Ce相，还可使合金中含Zn第二相的形貌从最初的不连续点状向连续的条状和大块状转变。此外，添加0.5～1.5wt％Ce也不能细化ZK60镁合金的晶粒，相反，还使合金的晶粒变得粗大，并且这种粗化作用还随着Ce加入量的增加变得更加明显。在本文的试验条件下，熔体保温时间变化并不能明显弱化Ce对ZK60镁合金组织的粗化作用。然而，较低和较高的熔体保温温度可以显著弱化Ce对ZK60镁合金组织的粗化作用，甚至可以使Ce变质ZK60镁合金的组织细化。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2镁合金合金晶粒细化技术的研究现状

1.2.1添加变质剂

1.2.2熔体过熟处理

1.2.3半固态成型

1.2.4铸锭变形处理

1.2.5粉末冶金成型工艺

1.3 Ce在镁合金中的作用及其研究现状

1.4本文的研究目的和意义

1.5本文的主要研究内容

2实验材料和实验方法

2.1研究技术路线

2.2实验合金成分设计

2.3实验合金的熔炼和铸造

2.4实验合金固溶处理

2.5实验方法

2.5.1金相实验

2.5.2晶粒度测量

2.5.3扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)

2.5.4 DSC差热分析

2.5.5 XRD分析

3实验结果

3.1 Ce对AZ31镁合金铸态组织的影响

3.1.1 Ce加入量对AZ31镁合金铸态组织的影响

3.1.2熔铸工艺对Ce变质AZ31镁合金铸态组织的影响

3.1.3 Ce变质AZ31镁合金的DSC结果

3.2 Ce对AZ91镁合金铸态组织的影响

3.2.1 Ce加入量对AZ91镁合金铸态组织的影响

3.2.2熔铸工艺对Ce变质AZ91镁合金铸态组织的影响

3.2.3 Ce变质AZ91镁合金的DSC结果

3.3 Ce对ZK60镁合金铸态组织的影响

3.3.1 Ce加入量对ZK60镁合金铸态组织的影响

3.3.2熔铸工艺对Ce变质ZK60镁合金铸态组织的影响

3.3.3 Ce变质ZK60镁合金的DSC结果

4分析与讨论

4.1合金平衡组织分析

4.2铈对AZ31、AZ91和ZK60镁合金组织的影响机理

4.2.1铈对AZ31、AZ91和ZK60镁合金组织的影响效果分析

4.2.2铈对AZ31、AZ91和ZK60镁合金组织的影响机理分析

5结论

致谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录