磁場對長周期結(jié)構(gòu)增強Mg97Y2Cu1合金凝固組織及力學(xué)性能的影響.pdf

1、鎂合金作為一種綠色環(huán)保合金，近年來在航空工業(yè)、汽車工業(yè)和電子通訊工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。長周期結(jié)構(gòu)增強的鎂合金具有優(yōu)異的室溫和高溫性能，優(yōu)于傳統(tǒng)的商用鎂合金。凝固組織和結(jié)晶織構(gòu)的控制對于提高鎂合金的力學(xué)性能起著至關(guān)重要作用。在合金凝固過程中施加磁場具有無污染、容易操作、效果顯著等優(yōu)點，受到了人們的高度重視。為提高鑄態(tài)長周期結(jié)構(gòu)增強鎂合金的力學(xué)性能，本文以純鎂和Mg97Y2Cu1合金為研究對象，研究了直流磁場、脈沖磁場和直流-脈沖復(fù)合磁場對

2、合金凝固組織、結(jié)晶取向及力學(xué)性能的影響，并探討了磁場下凝固組織及結(jié)晶取向變化的機理。研究結(jié)果表明：
　　1）在0～1.0T范圍內(nèi)，隨著直流磁場強度的增加，純鎂的晶粒尺寸逐漸增加；純鎂的結(jié)晶織構(gòu)發(fā)生了變化，其{0002}面織構(gòu)逐漸減弱，而{10(1)0}面織構(gòu)逐漸增強；純鎂的鑄態(tài)抗拉強度有所降低，但伸長率顯著提高，其伸長率較無磁場處理的試樣相比最高提高了544％。
　　2）直流磁場處理可以改善Mg97Y2Cu1合金的凝固組織。

3、在0～1.2T范圍內(nèi)，隨著磁場強度的增加，合金的晶粒尺寸先減小后增大，第二相體積分數(shù)先增加后減少，其轉(zhuǎn)折點均為0.3T。合金{0002}面織構(gòu)很弱且混亂，而{11(2)0}面織構(gòu)先加強后減弱，其轉(zhuǎn)折點為0.9T，{10(1)0}面織構(gòu)逐漸增強。合金的鑄態(tài)抗拉強度和伸長率總體上逐漸提高；當磁場強度為0.9T時，合金的綜合力學(xué)性能最好，其抗拉強度和伸長率較無磁場處理的試樣相比分別提高了96.6％和61.1％。
　　3）脈沖磁場處理可以

4、顯著細化Mg97Y2Cu1合金的初生相，改變第二相的形態(tài)和體積分數(shù)，其初生相由發(fā)達的枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉牡容S晶或薔薇狀晶體。在0~0.25T范圍內(nèi)，隨著磁場強度的提高，合金的初生相逐漸細化，第二相逐漸粗化，其體積分數(shù)逐漸增加。在1～5HZ范圍內(nèi)，脈沖頻率對合金凝固組織的影響較小；當脈沖頻率增加至10Hz時，合金的初生相最為細小，第二相分布最均勻，體積分數(shù)最高。磁場處理條件下，當澆注溫度在660～750℃范圍內(nèi)或模具預(yù)熱溫度在20~600℃范

5、圍內(nèi)，隨著澆注溫度或模具預(yù)熱溫度的增加，合金的晶粒尺寸逐漸減小。在脈沖磁場的作用下，合金在(0002)面的結(jié)晶取向受到抑制，在(10(1)1)面形成新的結(jié)晶取向。隨著磁場強度或脈沖頻率的增加，合金的抗拉強度和伸長率總體上逐漸提高；當磁場強度為0.25T時，合金的抗拉強度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了42.5%和106.0%。
　　4）經(jīng)復(fù)合磁場處理后，Mg97Y2Cu1合金的凝固組織顯著改善，其效果好于單一的直流磁場處理或脈沖磁

6、場處理；合金的初生相轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉牡容S晶或薔薇狀晶體，第二相分布變得均勻和連續(xù)，其體積分數(shù)有所提高。當磁場強度在0~0.25T范圍內(nèi)或脈沖頻率在1~10Hz范圍內(nèi)，隨著磁場強度或脈沖頻率的增加，合金的晶粒尺寸逐漸減小。復(fù)合磁場處理條件下，在20～600℃范圍內(nèi)，隨著模具預(yù)熱溫度的增加，合金的晶粒尺寸先減小后有所增大，其轉(zhuǎn)折點為400℃；在650～750℃范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的增加，合金的晶粒尺寸先增大后減小，其轉(zhuǎn)折點為720℃。隨著脈沖磁