高Al含量镁合金的Nd、Ce变质处理和组织演变研究

摘要

为了提高半固态AZ91镁合金成形制品的力学性能,特别是韧性指标——延伸率,本文针对半固态AZ91镁合金液相高Al含量的特点,模拟配制相近成分的镁合金,对其进行了变质处理,分析研究了凝固组织的变化规律。重点研究了共晶成分Mg-Al合金,分别添加稀土元素Nd、Ce变质处理后的凝固组织特征,分析初晶α相以及共晶β相的结晶方式和生长形貌,籍以控制β相的结晶形貌和尺寸。结果表明:(1)稀土元素Nd、Ce对共晶成分Mg-Al合金有显著的变质作用,主要表现为:提高了共晶成分Mg-Al合金组织中初晶α相的数量和晶粒数,生成大量的高Al含量初晶α相,减少了共晶组织的数量。(2)变质元素Nd、Ce的加入量和变质时间对共晶成分Mg-Al合金的铸态显微组织有显著的影响。随着变质剂加入量的增加,变质效果先显著提高,后有所降低。在分别加入0.4％wtNd和0.6%wtCe时具有最好的变质效果,即组织中初晶α相的数量和晶粒数显著提高,共晶组织明显减少,β相也随之减少。而随着变质时间的延长,变质效果呈逐渐变好的趋势。(3)在共晶Mg-Al合金中加入Nd和Ce,形成了杆状Mg-Al-Nd化合物和Mg-Al-Ce化合物。(4)共晶成分Mg-Al合金经1.0%Nd、Ce变质后,随着铸型冷却速度加快,初晶α相得到细化,且由两个层次的树枝晶变成单一的高Al含量的树枝状α相,共晶组织也由于层片间距的缩小,而变得更致密。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 镁合金的的性能优势及应用前景

1.2 镁合金半固态成形技术研究

1.2.1 半固态镁合金的凝固组织

1.2.2 半固态镁合金液相凝固过程中初生α相的结晶方式

1.2.3 半固态镁合金中液相的共晶凝固

1.3 镁合金的晶粒细化

1.3.1 镁合金晶粒细化机理

1.3.2 镁合金晶粒细化方法

1.3.3 稀土元素在镁合金中的晶粒细化作用

1.4 本课题的研究背景

1.5 本课题研究的目的及内容

2. 试验方法

2.1 试验方案

2.1.1 共晶成分Mg-Al 合金的变质处理

2.1.2 铸型冷却速度对共晶成分Mg-Al 合金凝固组织的影响

2.2 试验条件

2.2.1 试验材料

2.2.2 合金熔炼装置

2.2.3 铸型制作

2.3 试验过程

2.4 金相分析

2.4.1 金相试样制备

2.4.2 组织分析

3 共晶成分Mg-Al 合金的变质处理

3.1 稀土元素Nd 对共晶成分Mg-Al 合金的变质作用

3.1.1 Nd 不同加入量对合金凝固组织的影响

3.1.2 Nd 不同变质时间对合金凝固组织的影响

3.1.3 凝固组织中的相分析

3.1.4 生成的新相

3.2 稀土元素Ce 对共晶成分Mg-Al 合金的变质作用

3.2.1 Ce 不同加入量对合金凝固组织的影响

3.2.2 Ce 不同变质时间对合金凝固组织的影响

3.2.3 凝固组织中的相分析

3.2.4 新相的生成

3.3 铸型冷速因素对共晶成分Mg-Al 合金变质效果的影响

3.4 稀土元素Nd 和Ce 对共晶成分Mg-Al 合金的变质作用及机理分析

3.4.1 Nd 和Ce 对共晶成分Mg-Al 合金初晶α相的变质作用

3.4.2 Nd 和Ce 变质剂对共晶成分Mg-Al 合金共晶凝固组织的变质作用

3.5 小结

4 结论

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文