流变挤压铸造Mg-Al合金的组织、性能及热力学计算

摘要

流变成形是21世纪最具前景的轻合金复杂结构件近净成形技术之一。镁合金作为一种轻质金属结构材料，在汽车轻量化方面有很好的应用前景。发展新型的且适合流变成形的镁合金，是一个重要研究方向。本文首先建立流变成形两步热力学计算方法，结合实验研究AZ91镁合金的流变成形的工艺性能，在此基础上设计和优化流变成形专用的Mg-Al-Sr合金成分。
　　本研究主要内容包括：⑴根据流变成形的工艺流程，建立了流变成形两步热力学计算方法，该方法能够计算相析出、液相成分、相含量、凝固区间、成形窗口、固相分数对温度的敏感性，能够预测和优化适用于流变成形的合金成分。⑵系统研究了AZ91合金在 R-SQC（流变挤压铸造）成形工艺条件下的凝固行为、显微组织形成规律与力学性能。研究发现，R-SQC可以有效减少 AZ91合金气孔缺陷，细化凝固组织，进而提高力学性能。随半固态浆料中固相含量的增加，AZ91合金中α-Mg相的平均晶粒尺寸和体积分数增加，β-Mg17Al12的含量增加，合金的强度和延展性降低。流变成形两步热力学计算表明，在R-SQC工艺条件下，随着Mg-9Al-1Zn合金半固态浆料中固相分数的增加，凝固组织中脆性相β-Mg17Al12体积分数增加，Mg-9Al-1Zn适合于低固相分数的R-SQC，不适合于高固相分数的R-SQC。⑶根据流变成形两步热力学计算，随着Al、Sr含量的增加，Mg-Al-Sr合金的凝固区间减小，成形窗口增大，温度敏感性降低，随Al含量增加，β相含量增加，随Sr含量增加，β相含量减少。适合于流变成形的Mg-Al-Sr合金的成分范围为Mg-（5~7）Al-（3~5）Sr。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 半固态成形技术概况

1.3 镁合金的研究现状及应用

1.4 半固态成形的合金成分设计

1.5 本论文研究的目的和意义及主要研究内容

第2章 热力学模型的建立

2.1 热力学计算的背景及意义

2.2热力学数据库Thermodynamic Database

2.3 热力学模型的基本原理

第3章 AZ91流变铸造成形工艺性能研究

3.1 LAO法制备AZ91合金半固态浆料

3.2 半固态浆料微观组织的观察和机械性能

3.3 两步热力学计算

3.4 本章小结

第4章 基于热力学计算的流变铸造Mg-Al-Sr合金的成分设计

4.1 基于Scheil模型的热力学分析

4.2 两步热力学凝固过程分析

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 进一步工作的方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果