HDDR法納米晶鎂合金材料的制備.pdf

1、鎂合金具有諸多優(yōu)點，如其密度較低，比強度和比剛度較高，良好的抗電磁干擾性能等，但是鎂合金的強度及延展性較差，這在一定程度上限制了其應(yīng)用，晶粒細化是改善其力學(xué)性能的最佳方式之一。目前常用的晶粒細化方法有很多，這些方法雖然都能有效細化鎂合金晶粒，但是很難將晶粒尺寸細化到納米級別，由于鎂和氫氣之間發(fā)生可逆反應(yīng)的過程中晶粒發(fā)生較大程度的細化，因此，鎂合金可通過氫化-脫氫（HDDR）法進行細化。
　　本文采用HDDR法對鑄態(tài)AZ91D鎂合金

2、粉末進行處理并對鑄態(tài)純Mg塊體進行氫化脫氫處理。主要研究了：影響AZ91D合金粉末氫化及脫氫過程中相組成的因素并確定了制備納米晶合金粉末的最佳工藝參數(shù)，AZ91D合金粉末在HDDR處理過程中的組織結(jié)構(gòu)演化及晶粒細化機理；純Mg塊體氫化過程中的相變化和表面形貌的演變以及其氫化脫氫處理后晶粒尺寸和力學(xué)性能（顯微硬度）的變化。
　　結(jié)果表明：溫度和氫壓是影響AZ91D合金粉末氫化過程的重要因素，溫度升高則氫化反應(yīng)速度加快，氫氣壓力對第二

3、相的氫化影響較為明顯，提高氫氣壓力有利于合金粉末中β-Mg17Al12相的氫化，對脫氫過程來說，溫度與保溫時間是最重要的因素，其中溫度對脫氫過程的影響與氫化過程一致，隨著脫氫時間的延長脫氫速率加快，脫氫程度也不斷增加。綜合以上各影響因素并本著安全和節(jié)能的原則，確定了制備AZ91D合金納米晶粉末的最佳HDDR工藝參數(shù)：350℃、4 MPa氫壓下保溫12 h，而后在350℃真空脫氫3 h。在利用最佳工藝參數(shù)處理的過程中，由于晶格的體積膨脹和

4、回縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使得合金粉末顆粒在長度方向上發(fā)生部分斷裂而產(chǎn)生了一些細小顆粒，且合金粉末的晶粒尺寸從原始鑄態(tài)的約100~160μm被細化到約30 nm，其中晶粒細化主要發(fā)生在脫氫重組階段。在350℃、4 MPa氫壓下，隨著保溫時間的延長，純Mg塊體的氫化程度不斷增加，且塊體表面不同區(qū)域的氫化速度不同，氫化60 h后，塊體表面仍然不能全部氫化，形成的氫化物層呈現(xiàn)鋸齒狀，氫化60 h并脫氫3 h處理后，純Mg塊體表面的晶粒尺寸被細化到約4