幾種工業(yè)鎂合金的超聲孕育細(xì)化研究.pdf

1、鎂合金以其重量輕、比強(qiáng)度高而日益廣泛地應(yīng)用于汽車、電子、航空航天等領(lǐng)域，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具開發(fā)前景的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，但低強(qiáng)度是鎂合金應(yīng)用中存在的主要障礙之一。然而，鎂合金析出沉淀強(qiáng)化手段有限，因此，細(xì)晶強(qiáng)化成為提高鎂合金力學(xué)性能的一種重要途徑。大量研究已表明，超聲作為一種物理場(chǎng)，可以顯著細(xì)化經(jīng)超聲處理的金屬熔體的凝固組織，是一種新興的并有廣闊應(yīng)用前景的金屬熔體細(xì)晶處理方法。
　　 本文以AZ系列和AS41系列鎂合金為研究對(duì)象，采

2、用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(+能譜分析儀)、圖像分析軟件、X衍射儀以及萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)等手段分別對(duì)連續(xù)與脈沖超聲孕育處理的鎂合金熔體的凝固組織的宏觀形貌、微觀組織結(jié)構(gòu)、相組成和力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出以下主要結(jié)論：
　　 (1)連續(xù)超聲和脈沖超聲孕育處理均能夠使鎂合金組織明顯得到細(xì)化。超聲孕育處理的效果與超聲的功率(強(qiáng)度)、處理時(shí)間、熔體溫度，以及脈沖超聲的脈寬、周期等工藝參數(shù)有關(guān)。
　　 (2)連續(xù)超聲孕育處理AZ

3、80熔體時(shí)，高功率短時(shí)間或低功率長(zhǎng)時(shí)間孕育處理時(shí)均可以獲得較好的晶粒細(xì)化效果。超聲功率對(duì)AS41合金熔體的影響存在一個(gè)最優(yōu)值；在功率為100W(14.1W/cm2)時(shí)，隨時(shí)間延長(zhǎng)晶粒持續(xù)細(xì)化。AS41合金中的Mg2Si相隨超聲功率增加而持續(xù)細(xì)化，但超聲孕育時(shí)間似乎有個(gè)孕育處理時(shí)間門檻值。
　　 (3)脈沖超聲孕育處理鎂合金熔體時(shí)，處理功率、處理時(shí)間、處理溫度對(duì)鎂合金微觀組織的影響規(guī)律與連續(xù)超聲類似。脈沖超聲的大脈寬和短周期等同于

4、提高脈沖超聲的平均功率，因此，提高脈寬與縮短脈沖周期對(duì)孕育效果的影響與提高處理的表觀功率的結(jié)果類似。
　　 (4)連續(xù)或脈沖超聲處理鎂合金熔體均顯著改變其凝固組織中的析出相的點(diǎn)陣常數(shù)。延長(zhǎng)連續(xù)超聲孕育時(shí)間或增大脈沖超聲的功率，AZ80合金中的β(Mg17Al12)相晶格常數(shù)均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；AS41合金中的Mg2Si相隨連續(xù)超聲功率的增加也呈相同的變化規(guī)律。
　　 (5)超聲孕育處理后的AZ80鎂合金的鑄態(tài)力學(xué)性