Al-,4-C-,3-的原位制備及在AZ91D鎂合金中的作用研究.pdf

1、在無可控氣氛保護條件下采用粉末原位合成工藝成功制備了具有良好界面的Mg-Al<,4>C<,3>和Al-Al<,4>C<,3>中間合金。通過合理選擇反應(yīng)物粉末的粒度、配比以及反應(yīng)溫度與時間等參數(shù)，可以有效控制中間合金Al<,4>C<,3>顆粒的百分含量與尺寸。利用XRD、SEM和EDS分析不同工藝參數(shù)下中間合金的物相組成、微觀形貌及微區(qū)成分，確定了不同體系制備中間合金的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，Al-C體系的合成溫度不低于900℃，保溫時間

2、不少于1.5h，而Mg-Al-C體系的合成溫度不低于700℃，保溫時間不少于1h。為進一步揭示粉末原位合成法制備中間合金的反應(yīng)機理，建立了石墨顆粒與鋁液間的反應(yīng)動力學(xué)模型。 Al<,4>C<,3>是高熔點陶瓷相，在鎂合金熔體中具有良好的熱穩(wěn)定性，其晶體結(jié)構(gòu)與α-Mg相同，而且兩者的晶格常數(shù)相近，是α-Mg的良好異質(zhì)晶核。采用Al<,4>C<,3>顆粒作為鎂合金晶粒細(xì)化劑可有效解決傳統(tǒng)碳質(zhì)孕育法中直接加入含碳物質(zhì)所帶來的問題，如石

3、墨顆粒難以潤濕、MgCO<,3>引入雜質(zhì)、C<,2>Cl<,6>污染環(huán)境等等。另外，這些含碳物質(zhì)的加入難以定量分析合金中Al<,4>C<,3>顆粒的含量。因此，Al<,4>C<,3>中間合金作為鎂及鎂合金晶粒細(xì)化劑極具優(yōu)勢。 以目前應(yīng)用最為廣泛的AZ91D鎂合金為研究對象，選用原位制備的Mg-50％Al<,4>C<,3>中間合金為孕育劑，研究Al<,4>C<,3>的加入量對合金組織的細(xì)化作用及對性能的影響，同時也探討了Al<,4

4、>C<,3>對合金的晶粒細(xì)化機制。 研究結(jié)果表明，Al<,4>C<,3>可顯著的細(xì)化AZ91D合金的α-Mg晶粒，在含1.0％Al<,4>C<,3>時可獲得最細(xì)小的晶粒組織，使基體合金的平均晶粒尺寸由142.9μm減小至63.5μm。另外，Al<,4>C<,3>的加入導(dǎo)致β-Mg<,17>Al<,12>相由大塊骨骼狀的完全離異共晶轉(zhuǎn)變成β相內(nèi)部存在α-Mg的蜂窩狀部分離異共晶，而且β相的尺寸變小、分布更趨彌散。合金經(jīng)固溶處理后β