新型Al-Ca-C中间合金对AZ91合金的细化作用

以Al粉、CaC2粉为原料,采用粉末冶金及原位合成法制备了一种新型Al-Ca-C中间合金用于AZ91合金的晶粒细化,Al-Ca-C中间合金中含有Al4C3、CaAl2、CaAl4相.试验表明,该中间合金对AZ91镁合金有良好的晶粒细化作用.当加入1.0％的Al-Ca-C中间合金时,AZ91合金的晶粒尺寸由原来的120～150 μm减小到40～50 μm.分析认为镁合金的细化机理为,Al4C3充当了α-Mg的异质形核核心,熔体中Ca与C原子则由于成分过冷进一步促进了晶粒细化.     

Al-C和Al-Ti-C中间合金对AZ91合金晶粒的细化

制备出两种用于AZ91合金晶粒细化的Al-C和Al-Ti-C中间合金.结果表明:这两种中间合金对AZ91合金均有良好的晶粒细化作用.向AZ91合金中加入1%的Al-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至65μm左右;向AZ91合金中加入1%的Al-TI-C中间合金可使晶粒由原来的约130μm减小至45μm左右.然而,两种中间合金添加量分别大于1%时,晶粒尺寸没有进一步的变化.分析认为:Al-C和Al-Ti-C中间合金起晶粒细化作用的分别是Al4C3相和Al4C3和TiC复合相.     

Mg-Al4C3中间合金在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究粉末原位合成法制备的Mg-50%Al4C3中间合金对AZ91D镁合金显微组织的细化效果.结果表明:中间合金的加入可显著细化AZ91D镁合金的α-Mg晶粒.当Al4C3的含量为1.0%时,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的142.9 μm降至63.2 μm,降低幅度约为56%,且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异的骨骼状β共晶组织和共生生长层片状α+β共晶组织转变为蜂窝状的α+β部分离异共晶组织,同时β相的尺寸变小、分布更趋弥散.通过能谱分析、面错配度计算及差热分析,证实Al4C3可成为初生α-Mg晶粒的良好异质核心.此外,显微组织的细化导致合金力学性能的提高.     

Mg-8Sr中间合金对AZ91晶粒细化的研究

AZ91镁合金属于密排六方结构（HCP）,塑性较低,而采用晶粒细化的方法可在很大程度上改善镁合金的力学性能。采用Mg-8Sr中间合金作为AZ91镁合金的细化剂。试验结果表明,Mg-8Sr中间合金能起到很好的细化效果,并使AZ91镁合金的力学性能有很大的提高。     

Ca和Sr对AZ91D合金组织的细化作用

研究了Ca ,Sr对AZ91D合金晶粒细化的影响。试验结果表明 ,往AZ91D合金中添加少量的Ca[w(Ca) <1.0 %] ,虽然可以起到细化晶粒、提高屈服强度的作用 ,但是由于Al2 Ca相在晶界的偏聚 ,使得合金的基体脆化 ,导致了合金的抗拉强度和伸长率均下降。往AZ91D合金中添加少量的Sr[w(Sr) <0 .2 %] ,晶粒尺寸基本不发生变化。往AZ91D合金中复合添加Ca ,Sr ,不仅可以减小AZ91D合金的晶粒尺寸 ,而且还可以提高Mg合金的综合力学性能。     

Mg-TiB_2中间合金和Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究了Mg-50%TiB2中间合金和稀土元素Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入1.4%的中间合金可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至50μm。在此基础上,复合添加0.2%Ce后,枝晶组织和晶粒进一步细化,同时,β相由粗大骨骼状转变为岛状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,TiB2可作为初生α-Mg的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷度增加,从而激活固液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。     

Mg-TiB2中间合金和Ca对AZ91D镁合金组织和性能的影响

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究Mg-50%TiB2(质量分数)中间合金和碱土金属元素Ca对AZ91D镁合金组织和性能的影响。结果表明:0.7%TiB2和0.1%Ca可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至46μm。通过能谱分析及面错配度的计算证实:TiB2颗粒可作为初生α-Mg的良好异质形核核心。碱土金属元素Ca在晶界处富集,阻碍了α-Mg晶粒生长,对晶粒细化起到了一定的作用。显微组织的细化使合金的强韧性明显提高,并对耐腐蚀性能有较大改善。     

Mg—Al—C中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化

通过特种粉末冶金法制备了一种用于Mg-Al系合金晶粒细化的Mg-Al-C中间合金,初步分析了Mg-Al-C中间合金对AZ31镁合金的细化机理. 在该中间合金中,Al(C)固溶体分布在Mg颗粒的界面上.细化试验表明,该中间合金对AZ31(Mg-3Al-1Zn)合金有良好的细化作用.当加入3%该中间合金时,AZ31的晶粒尺寸由原来的850 μm减小到260 μm.     

Al-Ti-C对AZ91D合金显微组织影响

研究了不同Al-Ti-C含量对AZ91D镁合金铸态及T6态金相组织的影响。分析表明,在一定的范围内,随着Al-Ti-C中间合金的加入,AZ91D合金晶粒尺寸逐渐变小,晶粒被细化;影响AZ91D合金晶粒尺寸的原因是Al-Ti-C中间合金中存在Al4C3和TiC复合颗粒形核相。     

Ce对AZ91镁合金铸态组织细化的影响

加入少量的Ce（0．2％-0．8％,质量分数）可明显细化α-Mg基体,随Ce量增加,合金中的β-Mg17Al12相数量减少,且由连续网状形态变为非连续分布．同时,Ce与合金中的Al结合形成针状或杆状的Al4Ce化合物．能谱分析和液淬显微组织观察表明,组织细化机制主要归结为Ce加入引起结晶界面前沿的成分过冷,增加均质形核的数量．显微组织的改善导致了合金的力学性能和腐蚀性能明显提高．     

Microstructure of Al-4.99Zr-1.1B Master Alloy and Its Grain Refinement Effect on AZ31 Magnesium Alloy

采用K2Zr F4、KBF4混合粉末与铝熔体原位合成方法制备了Al-4.99Zr-1.1B合金,利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜,研究了Al-4.99Zr-1.1B合金的显微组织及其对AZ31镁合金的晶粒细化作用。结果表明:Al-4.99Zr-1.1B合金中含有大量细小的Zr B2粒子。随着Al-4.99Zr-1.1B合金添加量的增加,AZ31镁合金的α-Mg晶粒逐渐细化,晶间β-Mg17Al12相从网状转变成细小块状。添加0.6%的Al-4.99Zr-1.1B合金,可使AZ31镁合金的α-Mg晶粒从170μm细化到45μm。Zr B2粒子作为α-Mg晶粒的异质形核核心使α-Mg晶粒得到细化。     

微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响

研究了添加微量钒对AZ91D镁合金显微组织的影响。在AZ91D镁合金熔炼过程加入AlV55中间合金引入钒元素,用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射等分析研究了加钒前后合金组织的变化以及钒在合金中的存在形式。结果表明:钒的引入使β-Mg17Al12相由不连续网状逐渐离散化,钒在AZ91D合金中主要以新相Al3V形式溶解或分散于β-Mg17Al12相和α-Mg基体中。高熔点的新相Al3V在AZ91D镁合金凝固过程中先于其他相生成聚集在固液界面前沿,抑制晶粒的长大;同时由于α-Mg相细化而使晶界面积增加,相应的单位面积晶界处发生共晶反应的熔液体积减少,生成的β-Mg17Al12相变得细小。同时由于晶粒尺寸减小以及晶界处Al3V相的强化作用,AZ91D合金的硬度随着添加钒含量的增加呈增大趋势。     

Mg-Al4C3-Ce中间合金对AZ91D镁合金显微组织与性能的影响

采用粉末原位合成工艺成功制备了新型Mg-50％Al4C3-xCe (x=2％、4％、6％、8％)中间合金,并利用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对其进行物相鉴别和形貌分析.在AZ91D镁合金中加入1.2％(Mg-50％Al4C3-xCe)中间合金可明显细化枝晶组织,枝晶形貌由六重对称的树枝状演变为花瓣状,而且晶粒尺寸明显减小.当中间合金中Ce含量为6％时,合金的平均晶粒尺寸由基体合金的360 μm降至65 μm.显微组织的细化有利于合金的强韧性能及耐腐蚀性能的明显提高.     

AZ91镁合金泡沫材料的制备

利用NaCl颗粒作为预制型,采用渗流铸造方法制备了AZ91泡沫合金,样品孔隙之间具有良好的连通性。泡沫密度为0.724g/cm3,孔隙率为0.602。压缩试验结果表明,AZ91镁合金泡沫材料的塑性变形能力明显高于铸态AZ91镁合金。在孔隙被压合的过程中,泡沫材料在低应力条件下发生剪切破坏。这一变形机制在金属泡沫材料中尚未见到报道。     

硼对AZ91镁合金组织及性能的影响

研究了硼对AZ91镁合金显微组织和硬度的影响。结果表明:当B的加入量小于0.01%(质量分数)时,随硼加入量的增加,合金铸态组织和平均晶粒尺寸显著减小,布氏硬度明显提高;B加入量为0.01%时,合金平均晶粒尺寸由未加B的120μm细化到30μm左右;当加入量超过0.01%时,晶粒有粗化的趋势;分析认为具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2(Tm=980℃)可作为α-Mg的异质核心,大量异质结晶核心的存在是使-αMg晶粒细化的主要原因。     

硼对AZ91镁合金组织及性能的影响

研究了硼对AZ91镁合金显微组织和硬度的影响。结果表明：当B的加入量小于0．01％（质量分数）时，随硼加入量的增加，合金铸态组织和平均晶粒尺寸显著减小，布氏硬度明显提高；B加入量为0．01％时，合金平均晶粒尺寸由未加B的120μm细化到30μm左右；当加入量超过0．01％时，晶粒有粗化的趋势；分析认为具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2（Tm=980℃）可作为α-Mg的异质核心，大量异质结晶核心的存在是使α-Mg晶粒细化的主要原因。     

镁合金细化剂Al-5Zr-1B合金的组织与细化性能

采用K2ZrF4和KBF4混合粉末与铝熔体直接反应制备镁合金晶粒细化剂Al-5Zr-1B合金,利用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电镜,研究了Al-5Zr-1B合金的显微组织及其对纯Mg和AZ31镁合金的晶粒细化作用。结果表明:Al-5Zr-1B合金中含有大量细小的ZrB2粒子,平均尺寸为0.2μm,ZrB2粒子作为异质形核核心使纯Mg和AZ31镁合金晶粒得到细化。随着Al-5Zr-1B合金添加量的增加,纯Mg和AZ31镁合金的晶粒尺寸逐渐减小。添加0.3%(质量分数)的Al-5Zr-1B合金,可使纯Mg晶粒从1400μm细化到120μm。添加0.6%的Al-5Zr-1B合金,可使AZ31镁合金晶粒从170μm细化到45μm。