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电磁搅拌下AZ91镁合金的显微组织与性能研究

韩辉  
【摘要】: 镁合金具有密度小,电子屏蔽能力强,阻尼减震性能好,机械加工方便,使其在汽车、电子、航空等领域获得了越来越广泛的应用。但镁合金的应用远不及其它主要金属材料,造成这种现状的主要原因在于镁合金材料自身的强度低、脆性大、耐蚀性差和高温性能差等原因。因此,通过晶粒细化的方法,积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径,对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。 本文以目前使用最广泛的AZ91镁合金为对象,研究了电磁搅拌和合金元素Ce、Sr、Ca的复合作用对其显微组织及性能的影响,并对其组织细化机理进行了探讨。采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等对合金的组织结构进行了观察与分析,测量了合金晶粒尺寸及硬度值,并对两者之间的关系进行了回归分析。结果表明:电磁搅拌和合金元素的复合作用都能明显细化铸态AZ91镁合金合金组织。在100V电磁搅拌电压的条件下,分别加入0.2%~0.8%Ce、0.1%~0.3%Sr和0.1%~0.3%Ca,当Ce、Ca、Sr的含量分别为0.8%、0.2%和0.2%时合金晶粒尺寸最小,硬度值最大。回归分析表明,晶粒尺寸与硬度之间的关系符合Hall-petch公式。此外,利用差热分析探讨了电磁搅拌和Ce、Sr、Ca对AZ91镁合金的晶粒细化机制,晶粒细化可归结于合金过冷度的减小。 利用静态失重法、X射线衍射仪和能谱分析仪研究了电磁搅拌和Ce、Sr、Ca复合处理对AZ91镁合金在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀规律。结果表明,电磁搅拌和0.2%~0.8%Ce的加入可显著降低基体合金的腐蚀速度,在电磁搅拌电压为100V条件下,加入0.5%Ce时合金的腐蚀速度降低幅度最大。电磁搅拌与0.1%~0.3%Sr的复合作用也可改善合金的腐蚀性能,其作用不及稀土元素Ce。0.1%~0.3%Ca元素的加入对合金的腐蚀性能产生不利影响。


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