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定向凝固对AZ31镁合金组织及性能的影响研究

陈孝先  
【摘要】: 镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有导电、导热性、电磁屏蔽性良好,比强度和比刚度高,减震性好,切削加工和尺寸稳定性佳,易回收,有利于环保等优点,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,在航空、汽车、电子等领域获得了越来越广泛的应用,并表现出强劲的发展势头。但是,镁合金的塑性变形能力较差、室温韧性低、屈服强度低,长期以来阻碍了镁合金的应用。AZ31合金是最常用的变形镁合金之一,本文以AZ31合金为研究对象,主要研究不同定向凝固参数对其显微组织和性能的影响,探讨改善AZ31镁合金的变形性能的新方法。 本研究采用定向凝固装置制备了具有连续柱状晶组织的AZ31镁合金试样。分析了定向凝固工艺对AZ31镁合金试样显微组织和晶粒取向的影响。通过在Gleeble-1500D试验机上进行压缩试验,系统地研究了热力参数(变形温度、变形程度)与流变应力的数值关系,同时分析了定向凝固AZ31镁合金试样的室温和高温压缩行为及变形特点。结果表明: (1)定向凝固工艺制备的AZ31镁合金试样具有粗大的柱状晶组织,少量的第二相呈细小球状弥散分布于晶粒内部,随着定向凝固过程的进行,当生长进入稳定后,晶体规律性定向生长,晶粒呈现出较明显的[10(?)0]择优取向,该择优取向与定向凝固过程中的热流方向相平行。 (2)随定向凝固速度的增加晶粒数量变多,晶粒方向与轴向偏差越大。当定向凝固速度>50μm/s时,柱状晶已经不连续;随着加热温度升高,晶粒数明显增多,且柱状晶在分布更加均匀。 (3)在室温下定向凝固AZ31镁合金试样的抗压强度高于普通试样AZ31镁合金,随着压缩温度的升高试样具有更好的变形性能,但是当压缩温度升高到400℃时定向凝固AZ31的抗压强度再一次升高。


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