Effects of treating processes on microstructure of commercial Al–10Sr master alloy and its refinement efficiency to AZ31 magnesium alloy

Abstract

In the present paper, the effects of treating processes on the microstructure of commercial Al–10Sr master alloy and its refinement efficiency to AZ31 magnesium alloy are investigated. The results indicate that the solution heat treatment, rolling and remelting have significant effects on the morphology and/or size of Al₄Sr phase in the commercial Al–10Sr master alloy. After being solutionised at 773 K for 4 h and followed by water quenching, the Al₄Sr phases evolve from coarse blocks to relatively fine blocks. However, after being rolled at 573 K for a total reduction level of 50% or remelted and followed by rapid cooling, the Al₄Sr phases respectively exhibit fine particles or fibre shapes. In addition, after the commercial Al–10Sr master alloy is solutionised, rolled or remelted, its refinement efficiency to AZ31 alloy is improved, and the improvement resulting from the remelting is the most significant, the next is rolling and solutionisation respectively.     

Processing Effects on Grain Refinement of AZ31 Magnesium Alloy Treated with a Commercial Al-10Sr Master Alloy

The effects of Sr amount and melt holding time on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy treated with a commercial Al-10Sr master alloy are investigated. The effects of solutionizing, rolling, and remelting of commercial Al-10Sr master alloy on the grain refinement of AZ31 magnesium alloy are also investigated. An increase in Sr amount from 0.01 to 0.1 wt.% or melt holding time from 20 to 80 min causes the grain size of AZ31 alloy treated with the commercial Al-10Sr master alloy to gradually decrease. In addition, the solutionizing, rolling, or remelting of commercial Al-10Sr master alloy can improve the refinement efficiency of the master alloy to AZ31 alloy, and the improvement resulting from the remelting is best obvious, followed by rolling and solutionizing, respectively.     

均匀化退火对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金中第二相的影响

为研究均匀化退火处理对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金中第二相的影响,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,并结合Pandat热力学计算软件,对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金均匀化退火后组织中的第二相的类型及形成原因进行了分析。结果表明:经过400℃,15 h(炉冷)的均匀化退火处理以后,合金铸态组织中原本存在的(Mg,Al)17Sr2相中固溶的Al元素所占原子分数有所降低。此外,Sr含量为2.2%(质量分数)的合金组织中可以观察到大量沿(Mg,Al)17Sr2相边缘分布的颗粒状Al4Sr相,而Sr含量为5%的合金中基本观察不到(Mg,Al)17Sr2相的变化。     

Al-Ti、Al-Ti-C中间合金对AZ91D镁合金组织和性能的影响

研究了Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金对AZ91D镁合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加Al-5Ti中间合金使晶粒粗化,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金使晶粒细化,Al-8Ti-2C中间舍金的细化效果明显且细化后组织细小均匀;添加Al-5Ti中间合金使合金的力学性能降低,而添加Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的拉伸强度和伸长率得到了提高;添加Al-5Ti、Al-5Ti-0．25C和Al-8Ti-2C中间合金均使合金的耐腐蚀性能得到了改善。对于AZ91D合金而言,Al-8Ti-2C中间合金是一种良好的晶粒细化剂。     

高锶含量AZ31镁合金的铸态组织及含锶相(英文)

研究不同Sr含量(0,0.3%,2.5%和5.0%,质量分数)的AZ31镁合金的铸态组织及含锶相。结果表明:在AZ31镁合金中添加Sr后,枝晶/晶粒尺寸变小,并且在0~5.0%的范围内,随着Sr含量的增加,枝晶细化且形态出现钝化现象,位于晶界/枝晶界的合金相分布更加弥散。添加0.3%Sr后,β-Mg17Al12相从未添加Sr的AZ31合金中的连续、不规则条状转变为不连续、不规则条状和/或细小颗粒状。在添加2.5%Sr和5.0%Sr的合金中发现了一些层片状共晶相,且后者的层片间距更加小。较高含量的Sr添加到AZ31镁合金中可以形成一种新的共晶和/或离异共晶三元Mg11Al5Zn4相,在添加2.5%Sr和5.0%Sr的合金中发现了Mg17Sr2相和Mg2Sr相。     

熔体处理及电磁搅拌对AZ91D合金组织的影响

利用金相显微分析等手段，研究了熔体处理及电磁搅拌对AZ91D合金组织的影响。结果表明，C粉对AZ91D合金晶粒具有明显的细化作用，优于C2Cl6和Al—10Sr间合金，无水FeCl3、Al-5Ti—B测效果甚微。熔体处理与电磁搅拌复合作用使AZ91D合金晶粒转化为均匀细小的类球状半固态组织，作用优于单纯的电磁搅拌。     

Effects of various Mg-Sr master alloys on microstructural refinement of ZK60 magnesium alloy

The effects of various Mg-Sr master alloys(conventional as-cast,rapidly-solidified,rolled and solutionized) on microstructural refinement of ZK60 magnesium alloy were investigated.The results indicate that the refinement efficiency of various Mg-Sr master alloys in ZK60 alloy is different.The rolled Mg-Srmaster alloy is found to have relatively higher refinement efficiency than the conventional as-cast,solutionized and rapidly-solidified Mg-Sr master alloys.After being treated with the rolled Mg-Sr maste...     

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。     

Sr和Sb变质AZ61-0.7Si合金的铸态组织和力学性能

Mg2Si相的变质和细化被认为是改善含Si镁合金力学性能的关键因素之一.研究了Sr和Sb变质AZ61-0.7Si镁合金的铸态组织和力学性能.研究结果表明:添加0.4%(质量分数)Sb对AZ61-0.7Si镁合金中的汉字状Mg2Si相有一定细化作用,但没有明显变质效果.相反,添加微量Sr对AZ61-0.7Si合金中的汉字状Mg2Si相有明显变质和细化作用.在AZ61-0.7Si合金中添加0.03%～0.09%Sr(质量分数)后,合金中的Mg2Si相从粗大汉字状形貌变为细小的颗粒状和/或多边形状.相应地,合金的抗拉性能和蠕变性能得到显著提高.     

Effects of grain refinement on mechanical properties and microstructures of AZ31 alloy

Cerium was added in AZ31 alloy with the contents of 0.4%,0.8%and 1.2%respectively to produce experimental alloys. The grain refinement of Ce in the as-cast and rolled AZ31 alloy were studied by using Polyvar-MET optical microscope with a VSM2000 quantitative analysis system,KYKY2000 SEM and Tecnai G~2 20 TEM.And the mechanical properties of AZ31+Ce alloy were tested on a CSS-44100 testing system with computerized data acquisition.The results show that the cerium has a good grain refinement effect on the ...     

Sr对Mg-4%Si合金中Mg2Si的变质作用

研究Sr对过共晶Mg-4%Si（质量分数）合金中Mg2Si相的变质作用与机理。Mg-4%Si合金中存在多面体形初生Mg2Si相与汉字状共晶Mg2Si相。添加Al-10%Sr可以明显细化初生Mg2Si相,同时可以将共晶Mg2Si相由汉字状变质为多面体状或者纤维状。对初生Mg2Si相的细化作用主要是由凝固过程中含Sr颗粒的异质形核作用引起的,而对共晶Mg2Si相的变质作用是由在凝固过程中熔体中的Sr原子在Mg2Si晶体生长表面富集,从而改变了其生长优势所致的。     

AlTiB中间合金细化效果的组织遗传效应

通过对比试验发现：不同组织的Ａｌ－５Ｔｉ－１Ｂ中间合金具有不同的细化效果。借助金相，ＳＥＭ和ＴＥＭ等手段对组织进行了分析对比，探讨组织遗传对细化效果的影响。实验结果表明：利用快速凝固法制备的该中间合金，其块状ＴｉＡｌ３化合物细小，ＴｉＢ２等微小粒子分布弥散，具有最佳的细化效果。     

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。     

Electrochemical Performance of AZ31 Magnesium Alloy under Different Processing Conditions

为选择一种高性价比的镁电池阳极材料,借助电化学工作站、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)对不同加工状态的AZ31B镁合金电化学性能进行研究。分别将挤压、轧制、铸轧和铸态AZ31B镁合金作为阳极材料,测试其电化学性能。结果表明,在4种加工状态下,挤压态镁合金是性价比最高的一种阳极材料;其组织由均匀细小的晶粒和第二相组成,拥有最负的平衡电位,最低腐蚀电流密度和最小自腐蚀速率;挤压态样品腐蚀后,表面产生疏松细小,且均匀分布的腐蚀产物,降低了阳极极化,增加了阳极利用率。轧制和铸轧态的AZ31B镁合金的电化学活性和耐蚀性能相对挤压态的较低。铸态AZ31B镁合金由于较粗大的晶粒、第二相和铸造缺陷,表现出不稳定的放电曲线和较正的放电电位。不同状态AZ31镁合金的腐蚀均以点蚀为主。     

Mg-6Al-2Sr-xNd镁合金的显微组织和力学性能

研究了Mg-6Al-2Sr-xNd镁合金的显微组织和常温力学性能,探讨了合金中Nd与Sr复合添加后的存在形式及不同含量的Nd对合金常温力学性能的影响.结果表明：Al4Sr相呈网状沿晶界分布,而Al11Nd3相呈颗粒状或针状,在晶内、晶界均有析出.Al4Sr相在晶界起到了阻止晶界滑移的作用,Al11Nd3相在晶内有钉扎位错的作用,晶界晶内的双重强化提高了合金的强度.合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率均在含Nd量为1.0%时达到了峰值.     

Mn-30Al中间合金对镁合金的晶粒细化

采用真空淬火炉制备出含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金和含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金,观察了两种中间合金的组织,并探讨ε-AlMn相、γ_2-Al_8Mn_5相、Mn和Al对镁合金的晶粒细化效果.试验表明,相比添加Mn、Al,含γ_2-Al_8Mn_5相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金存在一定的细化效果,含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金对AZ31镁合金具有更好的细化效果.当含ε-AlMn相的Mn-30Al中间合金添加量为0.4%时,AZ31镁合金的晶粒尺寸由原来的898μm减小至320 μm,Mg-Zn合金晶粒尺寸由原来的320 μm减小至180μm.通过面错配度计算,ε-AlMn可以成为初生α-Mg晶粒的良好异质形核核心.     

Al-3Ti-3B中间合金对AZ31镁合金晶粒细化的影响

利用OM、XRD、SEM和EPMA等手段研究了Al-3Ti-3B细化剂对AZ31镁合金微观组织的影响。结果表明,添加适量的Al-3Ti-3B细化剂能使铸态AZ31镁合金粗大的树枝晶转变为均匀的等轴晶;加入量为0.4%时取得了较好的细化效果,固溶处理后的AZ31镁合金平均晶粒尺寸由300μm减小到50μm。TiB2和AlB2粒子的异质形核作用是促使晶粒细化的主要机制,且TiB2粒子在晶界上的偏聚可进一步阻碍晶粒长大。