Mg-Cu-Al新型鎂合金半固態(tài)非枝晶組織演變規(guī)律研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的工程結構材料越來越受到廣泛應用，但由于鎂是活性金屬，在熔融狀態(tài)下氧化快，容易燃燒，傳統(tǒng)的成形方法難以控制，而采用半固態(tài)成形，液相比例小又能低溫作業(yè)，氧化燃燒的危險性明顯減少，半固態(tài)加工技術是近年來金屬成形加工技術研究的熱點之一，與傳統(tǒng)的鑄造工藝相比，具有獨特的技術優(yōu)勢和廣闊的應用前景。其突出的特點是易于近終成形，可以提高材料利用率和節(jié)約能源。另外，可以減少宏觀偏析、防止內部缺陷，減少氣體夾雜，降低氣孔率，從而提高成形件的

2、性能。同時還能減少對模具的熱沖擊，有利于提高模具的壽命。因此，綜合半固態(tài)加工技術的特點和鎂合金的優(yōu)缺點，開發(fā)適合半固態(tài)成形的鎂合金材料具有很好的發(fā)展前景。
　　 Al是鎂合金中最常用、最有效的合金化元素，在Mg-Al合金中加入Cu可改善鑄件的韌性及固溶處理特性，可在室溫和高溫下表現(xiàn)較為良好的力學性能。Cu的加入能夠顯著提高Mg-Al合金的固相線溫度，能夠在更高的溫度下進行固溶處理，使較多的合金化元素固溶于合金基體中，增強了隨后的

3、時效強化效果，而且Cu還能顯著提高合金的延展性。因此，本論文選取不同Cu、Al含量的9種合金作為試驗合金，利用等溫熱處理法制備半固態(tài)漿料，觀察并分析其半固態(tài)非枝晶組織的演變過程。
　　 研究結果表明：經過等溫熱處理，Mg-Cu-Al合金枝晶狀組織均有熔斷并向球狀組織轉化的趨勢，但Cu、Al元素含量的不同使得組織形態(tài)差別較大，對9種Mg-Cu-Al合金的半固態(tài)重熔非枝晶組織及其演變規(guī)律進行分析研究，可以看出，在Al含量相同時，隨著

4、Cu元素含量的增加，合金半固態(tài)重熔組織中的初生固相顆粒的平均等積圓直徑逐漸減小，而當Cu含量相同時，隨著Al元素含量的增加，初生固相顆粒的圓整度逐漸提高，即形狀系數(shù)逐漸減小。本試驗得出最佳的Cu、Al元素含量各為5％、5%，即Mg-5%Cu-5%Al合金相對其他合金具有較好的半固態(tài)非枝晶組織。
　　 比較Mg-5%Cu-5%Al合金在不同等溫溫度和等溫時間下的組織照片，可以得出：在不同的保溫溫度下分別保溫15min時，隨著保溫溫

5、度的升高，初生固相顆粒的平均等積圓直徑逐漸減小，形狀系數(shù)先減小后增大，固相率也逐漸減小；在600℃進行不同時間的保溫處理，隨著保溫時間的延長，合金組織的轉變過程為：小碎塊組織+近球形組織-球狀組織-粗化的球狀組織，從15min到60min的保溫過程中，初生固相顆粒的平均等積圓直徑逐漸增大，形狀系數(shù)先增大后減小。綜上所述，在600℃保溫15min后得到的半固態(tài)初生固相顆粒的平均等積圓直徑為47.40μm，形狀系數(shù)為1.34，固相體積分數(shù)為