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SIMA法制备半固态镁合金的研究

夏明许  
【摘要】: 镁合金作为21世纪的绿色产业,已经引起国内外的广泛关注。有关镁合金半固态成形技术的研究方兴未艾。而SIMA法制备半固态镁合金具有独特的优势。 本文主要研究SIMA法制备镁合金半固态坯料工艺过程中二次加热熔化激活的工艺参数及组织球化机制。首先对经过挤压形变的AZ91D镁合金分别进行连续加热及等温保温,然后水淬快速激冷固定其高温瞬时组织。定量测试晶粒的等积圆直径和球化度等形貌参数,比较形变组织的半固态球化效果,采用金相分析、XRD、TEM、EDAX等方法观测组织演变过程特点,并考察第二相及微区成分的变化。通过对半固态再结晶和半固态熔化过程中的组织转变、晶界蜂巢及晶内液池现象的分析,结合相变热力学和动力学原理,提出SIMA法制备镁合金半固态球状化组织的形成机制及工艺参数。研究结果表明: 1、等温温度和保温时间是形变镁合金组织球状化的两个重要控制因素。随着保温温度的升高,获得半固态球状组织所需的等温时间逐步缩短。在相同的加热速度条件下,560℃保温5min的工艺效果与570℃保温4min、580℃保温2min基本相当。 2、相同等温温度条件下,改变等温时间,等积圆直径的分布随时间的延长趋向均匀,晶粒球化度接近于正态分布。平均等积圆直径由大变小再变大再变小,呈波浪状变化;而晶粒平均球化度则由小变大再变小,呈抛物线状。 3、相同保温时间条件下,改变等温温度,等积圆直径大的晶粒随温度的升高而增加,球状化程度高的晶粒数增多,平均等积圆直径和平均球化度同时增大。而等温温度对最终球化组织的平均等积圆直径和平均球化度的影响呈抛物线关系。 4、连续升温和等温保温过程中再结晶形成等轴晶,为半固态晶粒球状化提供了必 西安理工大学硕士学位论文 要的组织条件..保温温度升高和连续加热速度加诀都会使半固态再结晶的速度提 高。 5、形变组织半固态保温过程中伴随着局部高能区的熔化,表现为晶界蜂巢状结构 和晶内液池现象,这是半固态合金保持固相特征并具有触变性的基本条件。 6、半固态晶粒球状化的基本原因是晶界熔化,其控制因素是因液界面处原子扩散 迁移的速度和界面曲率。过程机制为:挤压形变组织在加热过程中首先发生再结晶 长大变为颗粒状等轴晶;随温度升高和保温时间延长,等轴晶发生局部熔化,液固 界面的曲率过热使晶粒外形向球状转变。


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