Mg-Al合金晶粒细化研究进展

对Mg-Al合金晶粒细化的研究进展进行了综述。在理论研究方面,边-边匹配模型(E2EM)成功用于预测镁合金的异质形核颗粒,相互依存理论清晰的表述了镁合金晶粒的形核与长大过程,合金平均晶粒尺寸由无形核区大小和异质形核颗粒平均间距共同决定;在实验研究方面,高纯Mg-Al合金的天然形核机制来源于Al-C相的异质形核作用,而Mg-Al合金中含有Fe和Mn元素时,Al-C相的异质形核作用被破坏,Al-Fe-Mn三元相取代Al-C相起到异质形核作用。对比了Mg-Al合金不同细化方式的优缺点,指出过热处理和C细化方法是目前Mg-Al合金最有效的细化方法,并对今后Mg-Al合金晶粒细化研究的方向进行了展望。     

Mg—Al—C中间合金对AZ91镁合金组织和性能的影响

通过真空烧结制备出Mg—Al-C中间合金，发现该合金可以有效地细化Mg-Al系AZ91合金的晶粒，细化后的AZ91合金力学性能显著提高，粗大且易于聚集成团的Mg17Al12相得以消除；分析认为其细化机制是在镁合金熔体中形成了大量的结晶形核质点Al4C3或Al-C-O化合物。     

Al-5C中间合金对AZ31镁合金的细化机理

采用粉末原位合成工艺制备Al-5C中间合金,研究Al-5C中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响及细化机理。结果表明：Al-5C中间合金由α（Al）和 Al 4 C 3两相组成,Al 4 C 3颗粒的尺寸分布由烧结时间控制。Al-5C中间合金能显著地细化AZ31镁合金晶粒尺寸,当Al-5C中间合金添加量低于2%时,随着Al-5C中间合金添加量的增加,AZ31镁合金晶粒尺寸减小。晶粒细化机理是由于 Al4C3与 Mn 反应生成的Al-C-Mn 颗粒能作为初生α-Mg晶粒的异质形核基底,从而细化晶粒。     

石灰石矿石对铸态AZ31镁合金晶粒细化效果的影响（英文）

采用晶粒细化试验和显微组织观察研究石灰石矿石对铸态AZ31镁合金的晶粒细化效果。结果表明:石灰石矿石可显著细化AZ31镁合金晶粒,且细化效果与石灰石添加量和熔化温度密切相关。最佳石灰石添加量和熔化温度分别为2.0%(质量分数)和720°C,AZ31合金的平均晶粒尺寸由(556±60)μm减小至(236±22)μm,抗衰退时间长达40 min。石灰石细化机制与反应孕育Al-C及Al-C/Al-Mn-(Fe)为α-Mg有效形核核心有关。超声空化诱导形核可进一步强化石灰石矿石的细化效果。     

MnCO_3细化Mg-Al系铸造合金晶粒的机理

在Mg-Al合金熔体中添加MnCO_3细化剂,研究了MnCO_3对铸造Mg-Al系合金晶粒尺寸的影响,并运用"边-边匹配"模型结合热力学与微观组织的分析,探讨了其细化机制。结果表明,MnCO_3对铸造Mg-Al合金晶粒有明显的细化作用,且对AZ31合金的细化效果最好。通过"边-边匹配"模型计算及热力学分析可知,经MnCO_3变质后,镁液中有可能生成Al_4C_3、τ-AlMn化合物,这些化合物与Mg有多对晶体学位向关系,可以作为α-Mg的有效形核质点。     

第二相对Mg-Ca-Sn镁合金铸态组织和力学性能的影响

研究了含有不同第二相的金属型铸造Mg-Ca-Sn镁合金的显微组织和力学性能。结果表明:在合金中Ca和Sn单独存在可以在一定程度抑制铸态基体晶粒长大,Mg2Ca在晶界或枝晶界处连续分布,Mg2Sn呈颗粒状在晶界和晶内分布。Ca和Sn同时存在时,有CaMgSn在基体上呈半连续的点状或针状,在凝固过程中可作为α-Mg的异质形核核心,与单独添加相比,镁基体的铸态晶粒尺寸显著细化。运用边-边匹配模型分析了CaMgSn化合物与α-Mg之间的异质形核晶体学关系。晶粒细化后的Mg-Ca-Sn镁合金的显微硬度得到明显提高。     

铸造Mg-RE合金晶粒细化行为研究现状与展望

轻质高强耐热的镁稀土(Mg-RE)合金大型复杂铸件在航空航天、国防军工装备轻量化等方面展现出独特的优势。对铸造Mg-RE合金进行晶粒细化处理能够显著改善合金的强度、塑韧性以及铸造工艺性能,对拓宽其应用领域意义重大。本文首先基于成分过冷和异质形核,探讨了稀土元素及外加颗粒对镁合金晶粒细化的影响。归纳了适用于铸造Mg-RE合金的化学、物理细化方法及其作用机制,并系统论述了晶粒细化对铸造Mg-RE合金铸造工艺性能、力学性能及腐蚀性能的影响。最后面向Mg-RE合金的实际应用需求,对其细化处理方面存在的不足和发展趋势进行了探讨。     

Mg-Al-C中间合金对AZ91镁合金组织和性能的影响

通过真空烧结制备出Mg-Al-C中间合金,发现该合金可以有效地细化Mg-Al系AZ91合金的晶粒,细化后的AZ91合金力学性能显著提高,粗大且易于聚集成团的Mg17Al12相得以消除;分析认为其细化机制是在镁合金熔体中形成了大量的结晶形核质点Al4C3或Al-C-O化合物.     

镁合金晶粒细化及机理研究进展

总结含铝及不含铝镁合金的晶粒细化方法和理论模型。不含铝的镁合金主要利用含Zr中间合金细化,而对含铝镁合金的晶粒细化缺乏深入理解并易引起混淆。未来的研究应致力于细化机理,尤其要结合合金、杂质元素及形核颗粒理解细化机理。     

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(英文)

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。     

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。     

SiC颗粒参与下快冷镁合金异质形核与高温晶粒长大

采用铜模喷铸与高温退火相结合,研究快冷AZ91+Si C合金组织细化与高温晶粒长大,揭示Si C颗粒对亚快速凝固镁合金异质形核及热稳定性的影响。结果表明:Si C可促进亚快速凝固过程中异质形核,阻碍凝固界面迁移,显著细化喷铸合金组织。400℃等温退火后,组织从枝晶向等轴晶转变并发生明显晶粒长大,快冷AZ91合金保温8 h后平均晶粒尺寸达78μm。添加2%Si C后,晶粒长大得到有效控制,8 h退火处理后平均晶粒尺寸仅为22μm。Si C的存在提高了基体中晶格畸变,退火组织中析出层片状与粒状共存的沉淀相。晶粒细化及Si C的添加提高了快冷镁合金显微硬度。随退火时间延长,合金硬度下降。沉淀相的析出导致AZ91+2%Si C合金硬度增加,最高可达111HV,比AZ91合金的硬度提高63.2%。     

稀土对AZ31B变形镁合金组织和力学性能的影响

研究了稀土(0.1%~1.2%)对AZ31B变形镁合金组织和力学性能的影响。结果表明:在AZ31B变形镁合金中添加稀土后,晶粒显著粗化,合金的室温力学性能下降。晶粒粗化一方面是由于RE与Al结合生成了Al11RE3相,消耗了一部分铝量,削弱了铝对-αMg晶粒的细化作用;另一方面RE与-εAlMn相反应生成Al-RE-Mn相,使得合金熔体中的异质形核核心减少;稀土引起AZ31B变形镁合金晶粒粗化在热分析曲线上表现为初晶形核最低温度从628.8下降到626.3℃,初晶再辉温差从0.8℃上升到3.2℃。     

Mn-25Al中间合金对Mg-6Al镁合金的晶粒细化的影响

使用真空淬火炉制备出含τ-AlMn相的Mn-25Al中间合金,并将其加入到Mg-6Al镁合金中。同时分析了该中间合金对Mg-6Al的晶粒细化效果。实验结果表明,Mn-25Al中间合金中的τ-AlMn相对Mg-6Al镁合金有一定的细化效果,Mn含量为0.3wt%时,细化效果最好。点阵错配度计算分析表明,τ-AlMn相可以成为镁合金异质形核核心。     

Al-Ti-C中间合金对Mg-Al合金的晶粒细化作用

制备了一种用于Mg-Al合金晶粒细化的Al-Ti-C中间合金。发现该Al-Ti-C中间合金可以有效地细化镁合金的晶粒，细化后的AZ61合金的抗腐蚀性能大大提高。分析认为，Al-Ti-C中间合金中起晶粒细化作用的是Al4C3和TiC的复合相。     

Mg-Al系镁合金的强韧化研究进展

Mg-Al系镁合金中的第二相主要是共晶β-Mg17Al12相,共晶β相的相对含量、形状、分布和大小对合金的强度和韧性有很大的影响.本文介绍了Mg-Al系镁合金国内外强韧化的进展,从合金强化、液态处理和固态处理晶粒细化等方面综述了镁合金强韧化的方法,并分析了不同方法的特点和机理,指出了现阶段存在的问题和今后的工作思路.     

汽车发动机阀盖用Mg-Gd合金的合金化效应研究

采用Al合金化的方法制备了汽车发动机阀盖用Mg-Gd-Al合金,研究了Al含量对Mg-Gd合金晶粒细化、物相组成、有效形核颗粒数量密度和尺寸分布的影响。结果表明,添加0.8%~1.3%Al可以对Mg-Gd合金起到明显的晶粒细化作用;当添加Al元素后,合金中除了α-Mg基体和Mg5Gd相外,还出现了Al2Gd和(Mg,Al)3Gd相;随着合金中Al含量的增加,Mg-Gd合金中有效形核颗粒的数量密度逐渐增加,且有效形核颗粒的尺寸有所增大。     

改善Mg-Al系镁合金离异共晶β相的方法

Mg-Al系镁合金中的第二相主要是离异共晶袁森。相，其含量、形状、分布和大小对合金的力学性能和成形有很大的影响。综述了Mg-Al系镁合金国内外从晶粒细化方面来改善离异共晶袁森。相方法，并分析了不同方法的特点和机理，指出了现阶段存在的问题和今后的工作思路。     

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。     

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.