超聲處理及Gd對AZ31合金組織和性能的影響.pdf

1、本課題的研究目的是通過超聲場作用及合金化的手段來提高AZ31鎂合金的性能。全文較系統(tǒng)地研究了合金的熔煉、鑄態(tài)組織和性能、擠壓工藝以及擠壓態(tài)合金的組織和性能。并通過正交實(shí)驗(yàn)的方法探討了超聲處理工藝及合金元素Gd含量的最佳熔煉方案。
　　 研究了超聲處理對AZ31鎂合金鑄態(tài)組織和性能的影響，并分析了其作用機(jī)理，結(jié)果表明:超聲處理能有效的細(xì)化AZ31鎂合金的晶粒，使得其a-Mg枝晶更加等軸細(xì)小，同時抑制其β-Mg17Al12在晶界的連

2、續(xù)網(wǎng)狀分布，促使其彌散均勻分布，并通過細(xì)晶強(qiáng)化及彌散強(qiáng)化機(jī)制提高合金的綜合力學(xué)性能;超聲處理主要是通過聲空化效應(yīng)及聲流效應(yīng)來促進(jìn)晶粒的細(xì)化和第二相的彌散均勻分布。其中聲空化效應(yīng)在提高形核率方面起主導(dǎo)作用;而聲流效應(yīng)通過加速熔體的流動，并對其進(jìn)行攪拌，促進(jìn)傳熱和傳質(zhì)來改善合金的組織形貌。
　　 稀土元素Gd在AZ31鎂合金中與Al元素生成A12Gd新相，減少了β-Mg17Al12相的析出，促使β相分布更加均勻彌散，對合金產(chǎn)生彌散強(qiáng)

3、化效果。隨著Gd含量的增加，合金的晶粒尺寸呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，未加Gd時的AZ31晶粒尺寸約為270μm，添加Gd量為1％時晶粒最為細(xì)小，其尺寸約為165μm，產(chǎn)生的細(xì)晶強(qiáng)化效果最顯著。
　　 獲得了最佳超聲波處理的工藝。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在超聲場及Gd元素復(fù)合作用下，最佳熔煉工藝是:超聲處理溫度為690℃，超聲處理時間為120s，Gd含量為1％。在此工藝條件下，鑄態(tài)AZ31鎂合金的晶粒最細(xì)小、形狀較為規(guī)則圓整，其各項(xiàng)力學(xué)性

4、能指標(biāo)最高。與單純地施加超聲場或添加合金元素Gd所得結(jié)果相比，合金的晶粒細(xì)化效果顯著，晶粒尺寸從180μm減小到約60μm。
　　 超聲處理與Gd復(fù)合作用對AZ31鎂合金擠壓態(tài)的室溫力學(xué)性能提高最為明顯。在第二相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的共同作用下，合金擠壓態(tài)的力學(xué)性能得到顯著提高，與未經(jīng)處理的AZ31鎂合金相比，通過施加超聲處理或者添加稀土元素Gd都能提高合金擠壓態(tài)的顯微硬度、屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度。經(jīng)兩者復(fù)合作用后，合金的顯微硬度、屈服強(qiáng)