细晶中间合金对AZ91D组织和性能的影响

作     者：王拓 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董天顺

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：细晶 中间合金 AZ91D 组织 性能 

摘      要：本文以细晶中间合金和AZ91D为研究对象。以此为基础,主要制备出了细晶Al-Sr、细晶Mg-Ce、细晶Mg-Al-Ti-C三种中间合金,并进行了组织分析;然后分别采用三种细晶中间合金对AZ91D进行处理,研究中间合金加入量和AZ91D组织和性能的关系,得出最适宜加入量,并深入探讨了细晶中间合金对AZ91D的作用机理;在此基础上,初步探究了细晶Mg-Ce与细晶Mg-Al-Ti-C协同处理对AZ91D组织和性能的影响。研究结果表明:(1)经过铜模喷铸,得到细晶Al-Sr中间合金,与铜模喷铸前相比,其第二相AlSr的平均尺寸显著下降,且分布更为均匀弥散。细晶Al-Sr的熔点更低,且熔化更为迅速。粗晶和细晶Al-Sr中间合金对AZ91D的变质效果均随加入量的增加而先增强后减弱,当加入量为0.7%时,变质效果最好。相比而言,细晶Al-Sr中间合金的变质效果优于粗晶Al-Sr中间合金,0.7%细晶Al-Sr变质的AZ91D与0.7%粗晶Al-Sr变质的AZ91D相比,抗拉强度提高8.4%,断后伸长率提高11.3%,维氏硬度提高9.8%,腐蚀速率降低16.25%。(2)经过铜模喷铸,获得了细晶Mg-Ce中间合金,其中MgCe相的平均尺寸大幅下降,组织显著细化。采用粗晶或者细晶Mg-Ce中间合金均能有效地改善AZ91D的组织并提高其力学性能。但是相比而言,细晶Mg-Ce的变质效果要优于粗晶Mg-Ce,采用0.9%Ce细晶Mg-Ce中间合金变质的AZ91D相较于0.9%Ce粗晶Mg-Ce中间合金变质的AZ91D,性能更好,抗拉强度提高5.23%,延伸率提高15.14%,维氏硬度提高6.92%,腐蚀速率降低44.62%。此外,细晶Mg-Ce的变质效果好于细晶Al-Sr。(3)分别采用原位自生法和两步法制备得到了Mg-Al-Ti-C中间合金。但是,原位自生法制备的中间合金中TiC大量团聚在一起,而两步法则不存在此问题。随后在两步法的基础上,通过铜模喷铸法制备出了TiC均匀弥散的细晶Mg-Al-Ti-C中间合金。随着细晶Mg-Al-Ti-C加入量的增加,AZ91D的抗拉强度和维氏硬度均呈现先增高后降低的趋势,其中以2vol%TiC-AZ91D为最高,而延伸率则随着中间合金加入量的增加一直降低。(4)采用2vol%TiC和0.9%Ce细晶Mg-Ce中间合金协同处理的AZ91D,延伸率介于2vol%TiC-AZ91D与0.9%Ce细晶Mg-Ce变质的AZ91D之间,抗拉强度与维氏均高于两者,腐蚀速率低于AZ91D,高于0.9%Ce细晶Mg-Ce变质的AZ91D。