AM60B镁合金的晶粒细化及其在部分重熔过程中的组织演变

摘要

镁合金作为一种新型的工程材料，发展潜力和应用优势毋庸置疑，其应用技术与开发研究也日益受到国内外的广泛重视。然而鉴于镁合金自身的缺陷及传统成形工艺的不足，严重阻碍了其应用的发展，而半固态加工技术的出现恰好解决了这一难题，因此，对镁合金半固态成形工艺的研究意义非常重大。 半固态加工是利用金属从液态向固态转变或固态向液态转变过程中所具有的特性进行成形的方法。其中金属锭料的制备是该工艺的基础，本文对晶粒细化及半固态重容方法制备AM60B金属锭料的工艺及相关机理进行了研究探讨，其工艺过程主要包括两部分：SiC变质处理细化AM60B合金和之后的半固态重熔处理。 实验通过研究SiC的添加含量、变质温度、熔体的保温时间、金属型温度、浇注温度、锭料尺寸等对晶粒大小、微观组织的影响，确立了一组SiC变质法细化AM60B合金的工艺参数：SiC加入量0．2％wt，变质温度790℃，保温时间0min，浇注温度720℃，金属型温度室温。之后对其细化机理研究认为主要是由于SiC加入合金后反应生成了大量弥散的Al4C3，而Al4C3可作为α—Mg原子结晶的非均匀异质晶核，促进结晶，提高形核率，使合金晶粒细化，反应过程可以用以下方程式表示：3SiC+4Al→Al4C3+3Si；2Mg+Si→Mg2Si。 实验随后对部分重熔过程中的组织演变进行了研究。认为其演变过程可分为三个阶段：细小枝状晶的粗化消失阶段，初生固相颗粒部分熔化所致的球化分离阶段，剩余初生α相的粗化阶段。在进一步相变分析认为，组织演变过程可分为以下四个阶段，即β→L阶段、α+β→L阶段、α→L阶段和α＝L阶段。 实验同时还研究了加热温度、初始晶粒尺寸、锭料尺寸对半固态组织的影响。最终结论得出SiC对于AM60B合金来说是一种有效的晶粒细化剂，晶粒细化及半固态重容法制备AM60B镁合金金属坯料的工艺可以在实际中应用。

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第一章绪论

1.1镁合金的特点及应用现状

1.1.1镁合金的特点

1.1.2镁合金的分类

1.1.3当今镁合金应用的主要领域

1.1.4镁合金成形方法及存在的问题

1.2镁合金与半固态加工技术

1.3镁合金的晶粒细化

1.3.1非合金化细化晶粒

1.3.2合金化细化晶粒

1.4本文的研究内容

第2章SiC对AM60B镁合金的晶粒细化效果与机理分析

2.1实验方法

2.1.1材料

2.1.2实验过程

2.1.3组织观察

2.1.4晶粒大小的测量

2.1.5相组成及成份的检测

2.1.6力学性能的测试

2.2实验结果

2.2.1 SiC添加量对晶粒细化的影响

2.2.2细化温度对晶粒尺寸的影响

2.2.3保温时间对晶粒细化的影响

2.2.4金属型温度对晶粒细化的影响

2.2.5浇注温度对晶粒细化的影响

2.2.6锭料尺寸对晶粒细化的影响

2.3细化机理分析

2.4实验现象机理分析

2.5晶粒细化对力学性能的影响

2.6本章小结

第3章AM60B镁合金在部分重熔过程中的组织演变

3.1试验方法

3.2部分重熔过程中的组织演变

3.2.1部分重熔温度的确定

3.2.2部分重熔时间的确定

3.2.3部分重熔过程的组织演变

3.2.4晶粒长大机制的量化分析

3.3部分重熔过程中的相变分析

3.4加热温度对半固态组织的影响

3.5初始晶粒尺寸对半固态组织的影响

3.6锭料尺寸对半固态坯料组织形态的影响

3.7本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文