铸造镁合金的晶粒细化技术

从晶粒细化方法和晶粒细化机理两个方面总结了不含锆铸造镁合金和含锆铸造镁合金晶粒细化技术的研究进展,并指出新型高效晶粒细化剂的开发和晶粒细化机理的研究是镁合金晶粒细化技术研究的重点.     

镁合金晶粒细化的研究进展

综述了变质剂处理法、熔体搅拌法、快速凝固、过热处理等液态工艺和热挤压、等通道角挤压、大比率挤压等固态成型工艺对镁合金晶粒细化的研究进展,系统地讨论了细化剂细化机理、工艺的研究现状和存在的问题,为镁合金晶粒细化的发展和研究提供一些思路和参考。     

Mg-Al基镁合金晶粒细化的研究进展

综述了添加含碳变质剂,含钛、硼细化剂,碱金属,碳族元素,氮族元素,稀土元素和准晶合金对Mg-Al基镁合金晶粒细化的研究进展,系统讨论了各种细化剂对Mg-Al基镁合金的晶粒细化效果,以及对各种细化剂细化机理的研究,旨在为镁合金晶粒细化研究提供一个参考.     

AZ91D镁合金的晶粒细化

AZ91D镁合金属于密排六方结构，它在塑性变形性能和力学性能上呈现较低的特征。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。选用MgCO3，La2(CO3)3及两者的混和物分别作为AZ91D镁合金的细化剂。实验结果表明，MgCO3和La2(CO3)3作为镁合金的细化剂各有特点，而用MgCO3与La2(CO3)3的混和物细化效果更好。     

稀土元素对镁合金晶粒细化的研究综述

根据稀土元素在镁合金中存在的形式及其作用,综述了稀土Ce、Nd、Y、Er及Sc在镁合金中的晶粒细化效果及其作用机理。一定量的Ce、Nd、Y、Er及Sc对镁合金晶粒均有细化作用,根据稀土固溶度的不同,其细化合金晶粒所加入的量也不同;镁合金晶粒开始粗化时所添加的稀土量是随着其在镁合金中的固溶度增加而增大的。     

变形镁合金晶粒细化及热处理后的组织和性能

通过变形方法细化晶粒提高镁合金塑性.大挤压比(100:1)可获得细晶镁合金挤压薄板,其晶粒尺寸为2.5-12.5μm;大挤压比+轧制确保合金获得平均晶粒尺寸小于5μm的细晶镁合金薄板.通过优化再结晶退火制度使合金具有最佳的组织结构和良好的力学性能.在523K保温20min后细晶(晶粒尺寸小于12.5μm)镁合金板材具有良好的热拉深性能,能成功拉深出质量完好的筒形件,而晶粒尺寸大于25μm,出现不良的热拉深现象.     

细化晶粒对钛合金超塑性的影响

钛合金是一种重要的结构材料,晶粒尺寸对其超塑性能有着显著的影响,细晶或超细晶是钛合金在低温或高应变速率条件下获得优异超塑性性能的重要组织条件.概述了国内外钛合金细晶超塑性技术的研究进展,介绍了目前常用的制备细晶钛合金的方法(如大塑性变形法及氢处理技术)及其超塑性性能,展望了钛合金细晶超塑性技术未来的发展趋势.通过晶粒的细化,钛合金超塑性能及成形效率得到了极大提高,有利于实际生产中降低工具损耗和生产成本,为钛合金超塑成形技术的进一步推广和应用奠定了基础.     

Al-TiO_2-C晶粒细化剂对工业纯铝细化效果的影响

以TiO_2粉、C粉、Al粉为原料,利用放热弥散法制备Al-TiO_2-C晶粒细化剂,采用XRD,SEM,EDS等研究不同C与TiO_2比例的细化剂的显微组织,并对工业纯铝进行细化实验。结果表明:Al-TiO_2-C晶粒细化剂析出相为Al3Ti,TiC和Al2O3。当C与TiO_2摩尔比为1∶25~1∶20时,Al-TiO_2-C细化剂组织中Al2O3颗粒数量适中且分布相对弥散。当C与TiO_2摩尔比为1∶20,该细化剂添加量为0.2%(质量分数)时,可将工业纯铝细化到约142μm,且保温1h未出现细化衰退。     

K417高温合金电磁搅拌法真空晶粒细化技术研究

使用X射线衍射分析仪、扫描电镜、电子拉伸试验机、高温金相显微镜研究了在模壳内壁表面的涂层中添加孕育剂铝酸钴和在真空熔铸过程中施加工频旋转电磁搅拌对K417高温合金真空精密铸件凝固组织和性能的影响。结果表明:采用将在真空熔铸过程中施加150 A的工频旋转电磁搅拌和在模壳内壁表面的涂层中添加孕育剂铝酸钴相复合的方法,可以得到晶粒细化至95μm、断面等轴晶比例达到99%的K417高温合金真空精密铸件。当在电磁搅拌和孕育剂作用下将K417高温合金真空精密铸件的晶粒尺寸从3.45 mm细化至95μm,可以使其粗大等轴晶向细小粒状晶转变,(γ+γ’)共晶的尺寸减小,室温和650℃中温的拉伸性能得到明显改善。     

高压扭转致纯铜晶粒细化及与应变的关系

设计并加工了在材料试验机上使用的高压扭转夹持装置,并用装置获得了不同扭转变形量的纯铜试样.使用电子背散射衍射技术测量了处理后试样晶粒尺寸沿径向的分布.对比分析了晶粒细化程度和应变量的关系,提出了一个描述晶粒细化的简单剪切球模型.结果表明,晶粒细化程度随着应变量的增大而增强,平均晶粒尺寸为原始平均尺寸的1/50.当剪切应变小于10时,晶粒尺寸随着剪切应变的增大迅速变小;当剪切应变大于10时,晶粒尺寸的变化趋于缓慢,晶粒细化程度与Stuwe等效应变之间有幂函数关系.依据简单剪切球形晶粒的模型,得到了晶粒细化程度随剪切应变增大而增强的规律,并与实验数据的变化趋势一致.     

The research on the effect of MgCO3 on the grain refinement in AZ31 magnesium alloy

The effect of MgCO₃ addition on the as‐cast microstructure of AZ31 magnesium alloy has been widely investigated. The results show that the average grain size of the α‐Mg grain in AZ31 magnesium alloy decreases from about 570 μm to 100 μm by the addition of 0.6 wt.% MgCO₃ as gain refiner at 760°C. Based on the analysis of EDS, theoretical calculation of E_bind and Gibbs free energy, we esteem that grain refiner mechanism is mainly attributed to the generation of Al₄C₃, which can be serviced as nucleation site and restrain grain boundary from growing and transferring.     

第二相粒子对ECAP挤压的2A12铝合金晶粒细化的影响

采用等径角挤压技术对2A12铝合金在室温下进行挤压,成功制备了亚微米尺度的块体铝合金材料.挤压前材料的平均晶粒尺寸约5μm,两次挤压后,平均晶粒尺寸细化至200nm左右.合金中的Al2Cu相在挤压过程中由针状变成了块状颗粒,而Al2CuMg相在挤压过程中晶粒大小基本不变.研究发现,硬颗粒Al.2CuMg对基体α-Al有剪切和割裂作用,可以促进基体的晶粒细化过程,并初步给出了晶粒细化的模型.     

Al和Ca对变形镁合金性能的影响

采用环境扫描电镜(ESEM)和能谱分析研究了添加元素Al和Ca对变形镁合金结构和性能的影响.结果表明,Al是镁合金中强化相β相的组成元素,β相呈片层状,片层与镁基体α相的基面平行或垂直.Al含量的增加使镁合金中β相也增加,提高了镁合金的强度但降低了其塑性;Ca主要分布于β相中,与Mg结合生成Mg2Ca相,提高了β相的高温稳定性,改变了挤压后β相的形貌和分布,减少了再结晶过程中晶界β相的析出量,有效地提高了镁合金的塑性,但是使强度稍有降低.     

电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布影响

为了研究中频电磁场对7050铝合金凝固组织和元素分布的影响,在未施加电磁场,施加1000Hz、6000A电磁场和1000Hz、4000A电磁场下进行7050铝合金凝固试验.利用金相显微镜和电子背散射衍射分析技术分析了锭坯微观组织,利用化学分析方法测定溶质元素沿锭坯边部到中心的分布情况.结果表明:外加中频电磁场有效地细化晶粒,影响溶质元素分布.未施加电磁场下,锭坯晶粒最大,发生反偏析;1000Hz、4000A电磁场下,锭坯晶粒次之,发生反偏析;1000Hz、6000A电磁场下,锭坯晶粒最细,发生正偏析.     

Accelerated precipitation behavior of cast Mg-Al-Zn alloy by grain refinement

This study demonstrates that the precipitation behavior of β-Mg₁₇Al₁₂ phase during aging and the resultant variation in hardness and mechanical properties of cast Mg-Al-Zn alloy are strongly dependent on initial grain size. Grain size reduction accelerates discontinuous precipitation at the early stage of aging treatment by increasing the area fraction of grain boundaries that can act as nucleation sites for discontinuous precipitates (DP), but it does not influence DP growth rate. Grain refinement also prematurely terminates continuous precipitation because the formation of a large number of DP reduces the amount of Al dissolved in the matrix, which is required for the formation of continuous precipitates (CP). This promotion of DP formation and early termination of CP formation significantly decrease the peak-aging time to one-third. The enhanced precipitation behavior also leads to an additional hardness improvement in the aged alloy, along with an increase in hardness owing to grain boundary strengthening by grain refinement. The amount of increase in hardness changes with aging time, which is determined by the variation of three variables with aging time: DP fraction difference between refined and nonrefined alloys, hardness difference between DP and matrix, and matrix hardness difference between the two alloys. Grain refinement improves both tensile strength and ductility of the homogenized alloy owing to grain boundary strengthening and suppression of twinning activation, respectively. However, the loss of ductility after peak-aging treatment is greater in the refined alloy because of the larger amount of DP acting as a crack source in this alloy.     

电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金组织的影响

研究了电磁搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响.结果表明:当电磁搅拌的频率达到或高于50 Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生固相越来越多,越来越圆整;在电磁搅拌频率为200 Hz和冷却速率较低的条件下,搅拌的功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的球状初生固相越多,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较为均匀的温度场和溶质场、更加剧烈的温度起伏,促进了半固态AZ91D镁合金球状组织的形成.半固态重熔加热使半固态AZ91D镁合金坯料初生固相的形态发生进一步的球化.     

Effect of grain refinement on mechanical properties and sliding wear resistance of extruded Sc-free 7042 aluminum alloy

The present study deals with an investigation on dry sliding wear behavior of grain refined Sc-free 7042 aluminum alloy by using a pin-on-disc wear test machine. Al–5Ti–1B and Al–15Zr master alloys were used as grain refining agents. The optimum amounts of added Ti and Zr in the alloy were found to be 0.03 wt.% and 0.3 wt.%, respectively. Extrusion was carried out and T6 heat treatment ware applied for all rod specimens before testing. Significant improvement in mechanical properties was obtained with the addition of grain refiners. The worn surfaces were characterized by energy dispersive X-ray spectrometry microanalysis. Results showed that the wear resistance of unrefined alloy increased with the addition of both grain refiners. Furthermore, the worn surface studies showed a mixed type of wear mechanisms; delaminating, adhesive and abrasive which took place at higher applied load.     

MgCO3在AZ31镁合金中的细化效果及机理

为改善AZ31镁合金铸态组织,用MgCO3对其进行细化,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和金相显微镜研究了细化工艺参数对AZ31镁合金显微组织及其物相组成的影响.结果表明:在AZ31中添加质量分数为0.6%的MgCO3,于760℃保温10 min细化效果最佳,α-Mg晶粒的尺寸由基体合金的570μm降至100μm,降幅约82.5%.少量多次添加MgCO3的细化效果明显优于单次添加MgCO3的细化效果.研究认为,细化机理是MgCO3反应后生成的部分Al4C3质点作为异质核心细化晶粒,多余的Al4C3质点钉扎晶界阻碍晶粒长大.Al元素随固/液界面前沿被快速推至晶界,生成沿晶界生长的β-Mg17Al12相,起到进一步固定晶界的作用.合金元素的分布均有改变.     

稀土Y和Sm对AZ91 D镁合金组织与性能的影响

采用控制变量法研究单一稀土Y和复合稀土Y,Sm元素对AZ91D镁合金微观组织与力学性能的影响,分析稀土元素对AZ91D合金的细化机理。结果表明：复合添加稀土Y和Sm对AZ91D合金的作用效果明显好于单一添加稀土Y对AZ91D合金的作用效果,添加Y和Sm后,生成了块状相Al₂Y相和针状相Al₂Sm相,可以作为α-Mg的有效异质形核点。当加入量为0.8%（质量分数,下同）Y+1.0% Sm时,α-Mg晶粒尺寸最为细小,分布最为均匀,其合金的硬度、抗拉强度及伸长率分别为67.42HV,153.37 MPa和3.62%,改善了铸态AZ91D合金的室温力学性能,但是超过这个最佳添加量后,合金的室温力学性能开始下降。