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随着传统结构材料朝轻量化、绿色化的方向发展,镁合金凭借低密度、高比强度/比刚度及良好的阻尼性能等一系列优点,广泛应用于航空航天、汽车电子等领域。然而传统铸态方法得到的镁合金,普遍存在枝晶粗大、成分偏析、缩孔缩松等缺陷,限制了镁合金在工业生产中的应用。晶粒粗大及高温晶界β相容易粗化是造成各种缺陷的首要原因。细化晶粒能够提高合金高温强度、抗蠕变性,降低组元偏析,抑制β脆性相粗大。因此,深入研究快冷镁合金细晶组织制备工艺至关重要,分析微米及纳米SiC颗粒参与铜模快冷AZ91镁合金的相关细化机理,以及揭示其对细晶合金高温条件下晶粒长大行为的影响,对高性能镁合金的制备具有重要价值。本文采用SiC颗粒孕育剂与快速凝固技术相结合的方式,研究了不同粒径及含量SiC颗粒参与对快冷镁合金细晶组织形貌和平均晶粒尺寸的影响,获得镁合金最优细化方案。通过不同温度与保温时间固溶处理,结合合金显微硬度分析,进一步研究SiC颗粒参与对快冷细晶镁合金晶粒长大行为的影响。探讨细晶合金高温组织热稳定性,为合金高温性能的改善提供理论依据。晶粒细化实验表明,比常规凝固,铜模快冷合金组织粒状晶粒细小均匀。微米Si C颗粒的参与导致镁合金凝固组织进一步细化,含量越高,细化效果越明显,铜模内径2mm时,亚快速凝固AZ91+2wt%SiC(μm)细化效果最好。微米SiC颗粒促进铜模快冷AZ91合金异质形核,随着凝固过程进行,多余SiC颗粒被推移到晶界处,钉扎晶界阻碍初生晶粒长大,从而合金组织更加细小弥散。并且微米SiC参与以及铜模内径的降低,快冷镁合金显微硬度得到显著提高,其中当铜模内径2mm,微米SiC含量2wt%时,硬度值高达146Hv,相比铸态提高92%。纳米SiC颗粒参与下镁合金显微组织明显细化,当纳米SiC含量在1wt%时,铜模快冷合金平均晶粒尺寸细化至5μm,细化效果明显优于微米SiC参与下的快冷镁合金。纳米Si C颗粒在细晶组织中,一方面在晶体内部提供异质形核,另一方面出现在晶界边缘钉扎晶界阻碍晶粒长大。固溶处理实验表明,保温2h,320℃、370℃时快冷镁合金不完全固溶,400℃时处于完全固溶状态。微米SiC颗粒参与,400℃固溶处理保温时间由2h延长到8h,亚快速凝固AZ91+2wt%SiC合金平均晶粒尺寸由13μm仅增加到22μm,高温条件下镁合金晶粒异常长大得到有效抑制。微米SiC颗粒的存在,其对高温晶界迁移过程中的钉扎效应,进一步提高了快冷合金组织热稳定性。细晶镁合金经固溶处理,晶界处离异共晶β相消失,合金硬度值下降。但亚快速凝固AZ91+2wt%SiC合金经400℃+8h固溶处理后,组织中析出β-Mg17Al12沉淀相,提高了合金平均硬度值,最高可达111Hv,比同等条件下未添加微米SiC颗粒的AZ91合金提高了63.2%。