电磁搅拌对镁合金AZ91D半固态组织的影响

研究了电磁搅拌强度和搅拌时间对镁合金AZ91D丰固态组织的影响.结果表明:提高搅拌强度和延长搅拌时间均有利于非枝晶组织的形成.电磁搅拌使初生α-Mg由枝晶状变为球状,是由于搅动引起熔体内热量和物质的快速混合,使熔体内各处的温度和成分均匀,不仅使已生成的树枝晶沿根部熔断分离,而且消除了枝晶生长的条件,无论是熔断的枝晶碎块还是新生成的晶核均生长成球状或近球状.     

电磁搅拌对镁合金AZ91D初生相形貌的影响及机理

研究了不同电磁搅拌工艺下镁合金AZ91D初生相α-Mg的形成过程及机理。结果表明：在不同的搅拌工艺下初生相的形成过程及机理是不同的。当金属液冷却到固液两相区后开始搅拌时，由于此时已形成大量的树枝晶初生相，影响初生相形貌的主要机制是：搅拌冲击作用使初生枝晶发生弯曲变形直至机械断裂；当金属液温度高于液相线开始搅拌时，主要机制是：搅拌使合金熔体内各处温度均匀，形核可在整个熔体内同时进行，且搅拌使正在生长的初生相枝晶臂大量熔断。此外还对电磁搅拌过程中金属液的受力和流动进行了分析。     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在该试验条件下,当电磁搅拌频率小于50Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整,分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利于获得较理想的半固态组织.     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在本试验条件下,当电磁搅拌频率小于50 Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整、分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50 Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利获得较理想的半固态组织.     

电磁搅拌半固态AZ91D合金组织的微观研究

对电磁搅拌作用下半固态AZ91D的微观组织特征进行了研究.结果表明在常规条件下,AZ91D初生α-Mg相的形态特征为互成60°的六瓣二次枝晶臂均匀分布于一次枝晶臂上,且冷速较高时比低冷速时晶粒细小;而在电磁搅拌条件下,其初生相形态变为了典型的蔷薇状,且外围轮廓圆整;通过位相扫描显微镜(EBSD)和截面金相法对电磁搅拌半固态AZ91D初生固相的三维形态进行了研究,发现在搅拌频率较低时,二维金相中呈蔷薇状的固相颗粒在三维上属同一晶粒,且其外接轮廓形态为短圆柱形或椭球形;另外,高的电磁搅拌频率,使得半固态AZ91D组织中初生固相的形态发生了转变,蔷薇状的晶粒发生了碎化,而转变为更细小且分散的粒状或近球形晶粒.     

电磁搅拌下半固态AZ91D镁合金的组织形成

利用电磁搅拌装置、合金熔体淬火方法和EBSD位相显微分析技术,在不同的搅拌功率下,研究了电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金微观组织的作用.结果表明,在电磁搅拌条件下凝固,AZ91D镁合金组织中的初生α-Mg得到明显细化,初生α-Mg转变为细小的蔷薇状或球状,EBSD检测表明这些球状初生α-Mg晶粒在空间上大多属于不同的晶粒;电磁搅拌功率是重要的制备参数,搅拌功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的蔷薇状初生α-Mg越少,而球状初生α-Mg越多,晶粒也越细小;在电磁搅拌条件下,AZ91D镁合金熔体的激烈流动导致了较为均匀的温度场和溶质场,也导致了更加剧烈的温度起伏,这些现象导致了半固态AZ91D镁合金组织的形成.     

电磁搅拌对压铸镁合金组织性能的影响

对5mm厚的压铸镁合金AZ91镁板进行电弧重熔过程中,外加纵向交流磁场。通过对重熔后试件进行力学性能和显微组织分析,研究磁场参数对AZ91组织和性能的影响规律,并对磁场作用机理进行研究。试验结果表明,外加纵向磁场通过旋转电弧对熔池进行搅拌,改变晶粒结晶过程,使重熔层中晶粒组织得到细化,进而使抗拉强度和硬度等性能得到改善,同时磁场的电磁搅拌作用可以净化液态镁合金(使杂质球化并弥散分布),促进气泡上浮,降低镁合金热裂纹敏感性,抑制热裂纹产生。     

电磁搅拌对镁合金AZ91D凝固组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术，研究了励磁电压和搅拌时间对镁合金AZ91D凝固组织的影响。结果表明：增加励磁电压和延长搅拌时间均有利于花瓣状和团块状的初生α—Mg相形成。电磁搅拌极大地改变了熔体中的传热和传质过程，影响了晶体的形核和生长，从而决定了凝固组织。     

电磁搅拌对Mg-Al-Si合金组织的影响

研究了不同电磁搅拌频率和不同冷却速度对MgAl9Si合金凝固组织的影响，比较了搅拌和不搅拌两种工艺下得到的不同组织。结果表明，电磁搅拌能完全抑制树枝晶的形成，提高搅拌频率能使α-Mg趋于等轴化；延长搅拌时间不能改变晶粒形貌，只能使组织变得更加粗大；此外，电磁搅拌还能促进凝固过程中Mg2si相的形核。     

搅拌工艺参数对SIMA法半固态AZ91D镁合金组织的影响

采用自行设计制造的半固态镁合金机械搅拌装置，制备了镁合金半固态浆料，研究了搅拌工艺参数对半固态镁合金组织的影响。结果表明：镁合金半固态等温搅拌温度在570～580℃，搅拌时间为6～9min时，获得的组织均匀细小。搅拌时间过长，晶粒尺寸反而有所增大。搅拌温度影响固相率，从而也影响到固相晶粒的圆整度。     

Microstructure of electromagnetic stirred semi-solid AZ91D alloy

The microstructures of semi-solid AZ91D alloy stirred by rotationally electromagnetic field were studied.The shape of primary α-Mg phase is dendrite under conventional solidification condition and the primary α-Mg grains are changed to the fine rosette-like or granular grains under electromagnetic stirring condition. If the electromagnetic stirring frequencies are low, there are a large amount of fine rosette-like primary α-Mg grains and the fine rosettelike primary α-Mg grain in two dimensions belongs to a single grain in three dimensions; there are also many spherical primary α-Mg grains, they may belong to a single grain in three dimensions and the orientation differences of the grains between them are very small. If the electromagnetic stirring frequencies are high, a lot of the fine rosette-like primary α-Mg grains disappear and are converted into granular grains, and moreover, most of these granular grains belong to different grains in three dimensions.     

MICROSTRUCTURAL FORMATION MECHANISM OF SEMI-SOLID AZ91D ALLOY

With the help of an electromagnetic stirring device and alloy melt quenching technology, the microstntcture of semi-solid AZqlD magnesium alloy slurry stirred by a rotationally electromagnetic fieM was studied and the experimental results are shown as the following. The primary α-Mg grains are refined obviously when the slurry is stirred by a rotational electromagnetic field during continuously cooling and they are eventually changed to fine rosette grains or spherical grains. If the above semi-solid slurty is further stirred isothermally for some time, much more spherical primary α-Mg grains can be obtained. If the melt is first cooled down to a given semi-solid temperature and then starts being stirred by the rotational electromagnetic field, the primary α-Mg dendrites will be large, and a longer time will be taken and a larger stirring power will be needed for the secondary army of the dendrites to be remelted on the roots to prepare an ideal semiolid slurry. Theoretical analysis indicates that the strong flow motion leads to a more even temperature field and a solute field and stronger man-made temperature fluctuation in the AZglD magnesium alloy melt so that the spherical primary α-Mg grains are increased in the slurry. Moreover, all the measures promoting the temperature fluctuation will be favorable to the formation of spherical primary α-Mg grains and all the factors increasing the arm＇s root remelting difficulty will be favorable to the formation of rosette-type primary α-Mg grains.     

低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织形成机理研究

在不同凝固阶段合金的半固态组织和脉冲电流热效应的实验研究基础上,探讨了低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织的形成机制。结果表明:在合金的液相线以下开始脉冲放电,二次枝晶臂分离需要较长的时间,一次枝晶臂难以球化;从合金的液相线以上开始脉冲放电,不会析出粗大的枝晶,二次枝晶臂分离比较容易。脉冲电流降低了半固态合金的冷却速度,同时造成了合金熔体强烈的温度起伏;随着脉冲电压的增加,半固态合金的冷却速度逐渐减小,熔体的瞬时平均温升逐渐增加。初始形核率的提高和二次枝晶臂的根部熔断是低压脉冲电流下球状或颗粒状初生α-Mg形成的重要机制。     

Microstructures of AZ91D alloy solidified during electromagnetic stirring

With the help of an electromagnetic stirring device self-made and alloy melt quenching technology, the effect of electromagnetic stirring parameters on the microstructures of semi-solid AZ91D alloy was mainly studied at the stirring frequency of 200 Hz. The experimental results show that when the stirring power rises, the primary α-Mg rosettes in the semi-solid melt will bear stronger man-made temperature fluctuation and the root remehing effect of the dendritic arms is promoted so that the spherical primary α-Mg grains become much more and rounder. If the stirring frequency is 200 Hz, the ideal semi-solid microstructure of AZ91D magnesium alloy can be obtained when the stirring power is increased to 6.0 kW. If the stirring frequency is 200 Hz and the stirring power is 6.0 kW, it is found that the lower cooling rate is favorable for the spherical primary α-Mg grains to be developed during the electromagnetic stirring stage. If the AZ91D magnesium alloy billet prepared during electromagnetic stirring at the stirring frequency of 200 Hz and the stirring power of 6.0 kW is reheated to the solidus and liquidus temperature region,the primary α-Mg grain‘s shape will get more spherical, so it is very advantageous to the semi-solid thixoforming process     

AZ91D镁合金的压缩形变组织及半固态等温组织演变

研究了AZ91D镁合金在应变诱发熔化激活（SIMA）处理过程中变形量对形变组织的影响以及半固态等温组织的演变,并对半固态组织球状化演变机理进行了分析。结果表明,合金在350℃变形时,随着形变量的增加,合金的原始组织由树枝晶演变为碎块晶,晶粒内存在位错、孪晶缺陷;在550℃等温处理时,随等温时间的延长,α相由树枝晶逐渐演变为团块状、多边形状,最后演变为球状晶,等温时间过长,晶粒会发生合并长大。     

加热工艺对AZ91D镁合金部分重熔组织的影响

提出半固态金属坯料先在液相线以上温度适当加热再降低温度至两相区温度继续等温保温的二次加热工艺。采用该工艺对晶粒细化AZ91D镁合金坯料进行部分重熔,研究了其组织演变规律,并与等温二次加热工艺进行比较。结果表明,与等温二次加热工艺相比,坯料先在液相线以上温度适当加热再降低温度至两相区温度继续保温,坯料重熔速度明显加快,相同加热时间时,晶粒更加细小和圆整。组织演变机理分析表明,加快液相形成速度可适当抑制晶粒的合并,降低晶粒长大速度,并促进晶粒球化。     

电磁铸造对AZ91D合金组织及力学性能的影响

研究了电磁场对AZ91D合金组织的影响 ,分析和测试了AZ91D合金挤压变形后的组织及性能。结果表明 :电磁搅拌使AZ91D合金枝晶组织发生球化和细化 ,β Mg17Al12 相数量增加 ,并使Zn元素在 β Mg17Al12 相的偏聚倾向降低 ;挤压成形后的合金极限抗拉强度高达 2 85MPa,比压铸合金提高 30 %,延伸率为 12 %,是压铸合金的 2倍多。     

半固态处理工艺参数对挤压AZ91镁合金微观组织的影响

研究了半固态等温处理温度和时间对挤压AZ91镁合金微观组织演变的影响。挤压AZ91镁合金的微观组织为流线带状组织,由分布于其间的细小再结晶α-Mg等轴晶组成。在半固态温度区间进行等温处理时,合金内的低熔点相及溶质元素富集区优先开始熔化,然后沿着晶界渗透,形成液相包围固相晶粒的半固态组织。随着等温温度的升高,固相晶粒熔化分离的速度加快。在等温温度为560℃时,随着等温时间的延长,液相不断增加,固相晶粒分离并不断趋于圆整。等温处理20 min后,合金达到了固/液平衡状态,Ostwald熟化机制开始明显,晶粒长大成为主要机制。挤压AZ91镁合金较佳的等温处理工艺为等温温度560℃,等温时间20~30 min。     

AZ91D镁合金半固态挤压铸造的研究

研究了AZ91D镁合金在不同半固态温度下的挤压铸造。结果表明：半固态等温热处理可以将金属型铸造的AZ91D镁合金锭中的枝晶组织转变为球形晶粒组织,并能进行半固态挤压成形。AZ91D镁合金半固态挤压成形所需的最佳工艺条件是加热温度570℃左右,保温时问25～35min,或加热温度580℃左右,保温时问10～20min。