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Al3Ti3B中间合金对Mg-Al系合金的晶粒细化研究

龚丽勤  
【摘要】:论文以具有代表性的 Mg-Al-Zn 系的 AZ91、AZ31 合金、Mg-Al-Mn系的 AM60 合金为对象,研究了 Al3Ti3B 中间合金对这些合金显微组织的细化作用,并对细化作用规律及组织与性能的相互关系做了进一步的研究,同时也就 Al3Ti3B 中间合金对镁合金的晶粒细化机制作了初步探讨。 对 AZ91D、AM60 与 AZ31B 显微组织的研究结果表明,Al3Ti3B 中间合金对 Mg-Al 系合金的晶粒有显著的细化效果,在 0.6%添加量时就能使 AZ91D 合金的平均晶粒尺寸由原来的 260μm减小到约为 30μm、AM60合金的平均晶粒尺寸由原来的 300μm 降低到 60μm 以下,而且合金组织均匀;0.9%添加量时则使 AZ31B 合金的平均晶粒尺寸由原来的约 300μm减小到约 30μm,而且大部分晶粒尺寸在 20~50μm 之间。 除了细化晶粒外,Al3Ti3B 中间合金还能减小二次枝晶臂间距,从而进一步细化合金中第二相,使合金溶质原子分布更均匀,并改变溶质原子的形貌。随着二次枝晶臂间距的减小与溶质的均匀分布,合金的固溶热处理效率大为提高。 晶粒细化后晶界对滑移的阻碍作用,与二次枝晶臂间距的细化伴随的二次 Hall-Petch 硬化现象,以及脆性第二相的细化及弥散分布,使合金的拉伸强度、硬度及延伸率均得以增大。 中间合金的细化效果是由具有密排六方结构的 AlB2 和 TiB2 粒子的异质形核作用、溶质原子的影响及含 AlB2 和 TiB2 粒子对α-Mg 枝晶生长的阻碍作用引起的。随着保温时间的延长,由于细化剂中第二相粒子的团聚而导致中间合金的细化效果有所衰退。


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