半固态AZ91D合金制备工艺及性能研究

论文摘要

半固态金属流变成形技术具有广阔的应用前景,但是目前对半固态镁合金流变成形工艺的研究尚处于起步阶段。本文系统研究了变质处理、电磁搅拌、“变质处理+电磁搅拌”复合处理等熔体处理工艺对AZ91D合金组织和性能的影响,探索出一种制备半固态AZ91D合金浆料的工艺方法,为半固态AZ91D合金流变成形技术的深入研究提供了依据。本文以纳米级活性碳粉添加量、冷却速率、初始搅拌温度、搅拌时间、搅拌方式、换向时间和搅拌频率等作为熔体处理工艺参数,系统研究了其对AZ91D合金初生α-Mg相的大小和形貌以及第二相（β-Mg17Al12）的影响。研究结果表明,当碳粉添加量大于0.1%时,变质处理工艺对AZ91D合金具有良好的晶粒细化效果。双向电磁搅拌工艺对半固态AZ91D合金初生α-Mg相的大小和形貌有显著的影响,初生α-Mg相的尺寸为70μm左右,形状因子为0.85左右,β相在晶界上呈连续网状均匀分布。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺进一步提高了半固态AZ91D合金浆料质量,初生α-Mg相的尺寸为55μm左右,形状因子为0.85左右,网状β相在晶界上分布均匀且具有良好的连续性。进一步研究表明,熔体处理工艺不同程度地提高了AZ91D合金的力学性能和耐腐蚀性能。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺对合金力学性能的影响最明显,其铸态抗拉强度由140MPa左右提高到180MPa,断后伸长率由3%提高到5%;经T4和T6处理后其抗拉强度高达220MPa,T4处理显著提高了AZ91D合金的断后伸长率,而T6处理对断后伸长率的影响不明显。T6处理提高了AZ91D合金的耐腐蚀性能;而T4处理降低了AZ91D合金的耐腐蚀性能。“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺条件下AZ91D合金的耐腐蚀性能最好,且受T4和T6处理的影响甚微。研究结果表明,“碳粉变质处理+双向电磁搅拌”复合处理工艺是一种有效的制备半固态AZ91D合金浆料的工艺方法,为镁合金流变成形技术的开发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 国内外镁合金应用现状
• 1.2 半固态成形技术
• 1.2.1 半固态成形技术特点
• 1.2.2 半固态合金浆料制备
• 1.2.3 半固态流变成形技术的发展
• 1.3 课题意义及研究内容
• 1.3.1 课题意义
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 试验设备与试验方法
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 熔炼设备
• 2.1.2 双向电磁搅拌装置
• 2.1.3 电磁搅拌专用坩埚
• 2.1.4 碳粉喷吹装置
• 2.1.5 坯料制备装置
• 2.2 试验材料及熔炼工艺
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 镁合金熔炼工艺
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 微观金相分析
• 2.3.2 室温力学性能测试
• 2.3.3 耐腐蚀性能测试
• 2.4 本章小结
• 第3章 变质处理工艺对AZ91D 合金组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 变质剂与变质时间对AZ91D 合金组织的影响
• 3.3.2 碳粉变质处理工艺对AZ91D 合金组织的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 电磁搅拌工艺对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 初始搅拌温度对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.3.2 冷却速率对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.3.3 电磁搅拌时间对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.3.4 电磁搅拌方式对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.3.5 换向时间对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 4.3.6 电磁搅拌频率对半固态AZ91D 合金组织影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 复合处理工艺对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 5.1 引言
• 5.2 试验方法
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 碳粉添加量对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 5.3.2 换向时间对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 5.3.3 电磁搅拌频率对半固态AZ91D 合金组织的影响
• 5.3.4 不同熔体处理工艺对AZ91D 合金组织的影响效果对比
• 5.4 本章小结
• 第6章 熔体处理工艺对AZ91D 合金性能的影响
• 6.1 引言
• 6.2 熔体处理工艺对AZ91D 合金力学性能的影响
• 6.2.1 热处理对重熔AZ91D 合金力学性能的影响
• 6.2.2 熔体处理对AZ91D 合金力学性能的影响
• 6.3 熔体处理工艺对AZ91D 合金耐腐蚀性能的影响
• 6.3.1 热处理对重熔AZ91D 合金耐腐蚀性能的影响
• 6.3.2 熔体处理对AZ91D 合金耐腐蚀性能的影响
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果