本文關鍵詞：Al-C系中間合金及其對AZ63合金晶粒細化行為的研究

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【摘要】：鎂合金具有密度低,比強度、比剛度高,電磁屏蔽能力強等優(yōu)點,被廣泛應用于汽車、電子產(chǎn)品和航空航天等領域。然而,鎂合金的彈性模量低,強度低,塑性差,耐蝕性差制約了其應用和發(fā)展。通過添加中間合金細化劑,可以有效地細化鎂合金的晶粒,提高其強度、塑性和耐蝕性。根據(jù)前期研究發(fā)現(xiàn),Al-C、 Al-C-Si和Al-C-B中間合金對Mg-Al系合金具有良好的晶粒細化效果。因此,本文研究三種Al-C系中間合金的物相組成和微觀組織,通過控制成分和工藝,制備含有大量細小異質形核顆粒的中間合金,使Mg-Al系合金獲得較好的晶粒細化效果和力學性能。本文主要研究內容如下：(1)Al-C中間合金組織分析及對AZ63合金的晶粒細化行為本文利用熔體反應法制備了系列Al-5C中間合金,隨溫度升高,Al4C3相的衍射峰變強,數(shù)量增加、尺寸變大,由750℃時的2-4μm增大至850℃下的5-101μm。在熔煉溫度為730℃條件下,添加1.0wt.%Al-5C中間合金,保溫0.25h、0.5h和1h后,AZ63合金的平均晶粒尺寸由410μm分別減小至2001μm、170μm和180μm,保溫1h后細化效果穩(wěn)定。(2) Al-C-Si中間合金組織分析及對AZ63合金的晶粒細化行為本文利用熔體反應法制備了系列Al-5SiC中間合金,其組成物相為α-A1、SiC、Al4C3和Si相,隨制備溫度升高,Al4C3相和Si相的衍射峰變強,SiC的衍射峰逐漸減弱,甚至消失。Al-5SiC中間合金中SiC顆粒在基體上均勻分布,Al4C3相呈現(xiàn)塊狀或六角板片狀,主要分布在SiC顆粒周圍,少量分布在基體的其他位置。1200℃條件下,六角板片狀的Al4C3相會發(fā)生疊加和聚集現(xiàn)象。在熔煉溫度為730℃條件下,添加0.5wt.%Al-5SiC中間合金,可以使AZ63合金平均晶粒尺寸由4001μm細化至1201μm,保溫0.25h和0.5h對細化效果沒有影響；當A14C3和SiC兩相共存時,Al-C-Si中間合金對AZ63合金的細化效果更加優(yōu)異。(3) Al-C-B中間合金組織分析及對AZ63合金的晶粒細化行為本文利用熔體反應法制備了系列Al-C-B中間合金,其組成物相為α-Al、 Al3BC和AlB2相；隨著溫度升高,部分AlB2相轉變成尺寸較大的AlB12相,剩余AlB2相和Al3BC粒子均發(fā)生長大現(xiàn)象。Al-0.4C-1.6B中間合金的AlB2相在基體上均勻分布,尺寸為2-15μm, Al3BC顆粒約為1μm,主要均勻分散在AlB2周圍；該中間合金對AZ63合金具有良好的細化效果,當添加量為0.5wt.%、1.0wt.%和2.0wt.%,保溫0.5h,AZ63合金的平均晶粒尺寸由350μm分別細化至230μm、110μm和60μm。晶粒細化后,AZ63鑄態(tài)合金的布氏硬度由56.5HBW逐漸增加到65.2HBW,T6熱處理后其布氏硬度由62.0HBW增加到71.7HBW,提高15.6%；其室溫抗拉強度也得到相應提高。(4)Al-C系中間合金對AZ63合金晶粒細化行為的比較本文綜合對比了Al-C、Al-C-Si和Al-C-B三種中間合金對AZ63合金的晶粒細化行為,得出Al-C和Al-C-Si兩種中間合金具有更好的細化時效性,這與Al4C3比Al3BC在鎂合金熔體中更加穩(wěn)定有關。綜合考慮中間合金的添加量和保溫時間等工藝,Al-C-Si中間合金將是具有工業(yè)開發(fā)與應用前景的Mg-Al系合金晶粒細化劑。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22

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