Mg-Al-Si合金半固態(tài)組織演變及其影響因素.pdf

1、鎂合金在汽車制造、電子通訊和航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是在Mg-Al-Si合金中易于形成粗大的漢字狀共晶Mg2Si相，對(duì)鎂合金的性能造成了嚴(yán)重的影響。半固態(tài)加工技術(shù)作為鎂合金的先進(jìn)成形工藝，近年來已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，但是國內(nèi)外對(duì)Mg-Al-Si合金半固態(tài)組織的研究較少，對(duì)其非枝晶組織演變機(jī)制的研究還不夠深入。本論文以Mg-9Al-1Si合金為主要研究對(duì)象，采用應(yīng)變誘發(fā)法(SIMA)和等溫?zé)崽幚矸ǔ晒χ苽涑隽薓g-Al-Si合金

2、半固態(tài)坯料，研究了半固態(tài)工藝參數(shù)(預(yù)變形量、等溫溫度和等溫時(shí)間)及合金成分(Al含量和Si含量)對(duì)Mg-Al-Si合金半固態(tài)非枝晶組織的影響規(guī)律，并對(duì)Mg-Al-Si合金的半固態(tài)非枝晶組織演變及其影響因素進(jìn)行了探討。通過研究不但可以明確半固態(tài)工藝參數(shù)(預(yù)變形量、等溫溫度和等溫時(shí)間)及合金成分(Al含量和Si含量)對(duì)合金半固態(tài)組織的影響，而且對(duì)于揭示Mg-Al-Si合金半固態(tài)非枝晶組織的演變機(jī)制，豐富半固態(tài)理論基礎(chǔ)，具有明顯的理論意義和工

3、程實(shí)用價(jià)值。
　　 采用應(yīng)變誘發(fā)法(SIMA)和等溫?zé)崽幚矸ǚ謩e制備出了具有非枝晶組織的Mg-9Al-1Si合金半固態(tài)坯料，并且通過金相組織觀察發(fā)現(xiàn)，采用SIMA法制備的合金半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒和漢字狀共晶Mg2Si實(shí)現(xiàn)了雙重球化，而與SIMA法不同的是，由于采用等溫?zé)崽幚矸ㄔ诎牍虘B(tài)處理前沒有對(duì)合金進(jìn)行預(yù)變形處理，所以在此半固態(tài)工藝下制備得到的非枝晶組織中的α-Mg晶粒雖然實(shí)現(xiàn)了球化，但是組織中的Mg2Si顆粒卻大部分以多

4、角形塊狀的形式存在。
　　 通過對(duì)SIMA法工藝參數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)：隨著預(yù)變形量的增加，半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒尺寸明顯減小，圓整度增大，液相量增多；Mg2Si顆粒的尺寸雖然沒有顯著變化，但是其形狀因子不斷增加。隨著等溫溫度和等溫時(shí)間的增加，半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒尺寸增大，圓整度提高，液相量不斷增多；Mg2Si顆粒的尺寸增大，形狀因子增加。在本實(shí)驗(yàn)條件下，采用SIMA法獲得的優(yōu)化工藝參數(shù)為：預(yù)變形量為30％，等溫溫度為570℃

5、，等溫時(shí)間為20min。
　　 通過對(duì)等溫?zé)崽幚矸üに噮?shù)的研究發(fā)現(xiàn)：隨著等溫溫度和等溫時(shí)間的增加，半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒尺寸增大，圓整度提高，液相量不斷增多；Mg2Si顆粒的尺寸增大，數(shù)量減少，并且其出現(xiàn)多角形塊狀的幾率增加，形狀因子不斷降低。在本實(shí)驗(yàn)條件下，采用等溫?zé)崽幚矸ǐ@得的優(yōu)化工藝參數(shù)為：等溫溫度為570℃，等溫時(shí)間為20min。
　　 通過研究合金成分(Al含量和Si含量)對(duì)Mg-Al-Si合金半固態(tài)非枝

6、晶組織的影響可以發(fā)現(xiàn)：隨著Al含量的增加，半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒尺寸不斷減小，圓整度提高，液相量明顯增多；由于Al含量增加使Mg-Al-Si合金從亞共晶成分轉(zhuǎn)變成為過共晶成分，從而導(dǎo)致漢字狀共晶Mg2Si轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘟切螇K狀的初生Mg2Si。隨著Si含量的增加，在合金半固態(tài)組織中α-Mg晶粒的晶界處分布著較多粗大的Mg2Si顆粒，這些Mg2Si顆粒阻礙了α-Mg晶粒的合并長大，使得α-Mg晶粒尺寸減小；在經(jīng)過不同半固態(tài)處理工藝后，Mg-

7、Al-Si合金中粗大樹枝狀的初生Mg2Si都轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛐晤w粒。
　　 通過以上研究可以得到Mg-Al-Si合金半固態(tài)非枝晶組織的演變機(jī)制，主要包括α-Mg晶粒的球化機(jī)制、漢字狀共晶Mg2Si相的球化機(jī)制和樹枝狀初生Mg2Si的球化機(jī)制這三個(gè)方面。采用SIMA法獲得的Mg-Al-Si合金半固態(tài)組織中的α-Mg晶粒的球化機(jī)理除了枝晶熔斷機(jī)制外，主要是液相沿亞晶界的熔滲機(jī)制，而采用等溫?zé)崽幚矸ǐ@得的Mg-Al-Si合金半固態(tài)組織中α-