快速凝固制备Mg-Al-Zn系镁合金薄带工艺及组织性能的研究

摘要

快速凝固/粉末冶金技术是一种新型的金属材料制备技术，该技术能够显著细化晶粒，大幅度提高传统材料的性能。它的产生为高性能镁合金结构材料的研制开拓了广阔的前景。本研究采用双辊快淬技术制备Mg-Al-Zn镁合金薄带。通过理论分析与实验，得出了一套有效的Mg-Al-Zn合金熔炼方法。通过正交试验分析双辊转速、喷嘴孔径、氩气压力及喷铸高度等工艺因素对薄带形貌、显微组织及性能的影响，得到了一组可获得优良组织性能薄带的工艺参数，并分析了AZ31与AZ91镁合金薄带在不同退火条件下的性能变化。 在甩带工艺的研究中，发现辊速对薄带的厚度、组织及性能有决定性的影响，随着辊速的提高，薄带厚度减小、晶粒细化、显微硬度提高。 在辊速为1200rpm、喷嘴孔径为Φ1mm、氩气压力为0.08MPa、喷铸高度为100mm的优化工艺条件下，获得的带材厚度约为0.13 mm，其金相组织在厚度方向具有明显对称性，由表层到中心依次为细小等轴晶、破碎的枝晶和等轴晶，晶粒尺寸约为2～5μm，在此工艺条件下制备的AZ31薄带与AZ91薄带的显微硬度分别为105Hv和113Hv。 在AZ31与AZ91薄带在不同退火态组织与性能的研究中，发现对于AZ31薄带，在150℃温度下退火3h后，其显微组织中析出大量的Mg17Al12相，此时显微硬度出现最大值120Hv，而晶粒尺寸与退火前基本相同；对于AZ91薄带，在200℃温度下退火3h后，其显微组织中析出大量的Mg17Al12相，此时显微硬度出现最大值134Hv，而晶粒尺寸与退火前基本相同。