Mg-Sr中间合金在AZ91D镁合金中的组织遗传效应研究

论文摘要

镁合金作为一种轻质金属结构材料,其明显的优点主要表现在密度小、比强度及刚度高、阻尼性高、减振性好和电磁屏蔽能力强及易回收等,在大量使用压铸件的航空航天、交通工具、3C产品等领域应用极其广泛,特别是在汽车行业发展尤为迅速。镁合金的综合力学性能与其晶粒大小有着极其密切的关系,细化镁合金晶粒,可以提高镁合金的综合力学性能。添加变质剂是其主要方法之一。Mg-Sr中间合金正逐渐代替Al-Sr中间合金成为铸造镁合金生产中的重要变质剂。目前,还没有与Mg-Sr中间合金组织遗传性相关的科研文献。本课题采用“对渗法”制备了相同成分不同组织的Mg-4%Sr中间合金试样,采用制得的中间合金试样在相同的工艺条件下对AZ91D镁合金进行变质处理,通过对比不同Mg-4%Sr中间合金试样的变质效果验证了Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应。在此基础上,着重研究了工艺参数对Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应的影响。同时,对Mg-4%Sr中间合金DSC曲线的进行了分析,总结了Mg-4%Sr中间合金的熔化特征。从金属熔解行为角度出发,分析了Mg-4%Sr中间合金组织遗传效应的原理、介绍了Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应的物理模型及其应用。本课题主要采用了原子吸收分光光度计、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）和综合热分析仪等仪器设备对实验结果进行分析。实验结果表明:（1）组织细小、呈弥散分布的Mg-4%Sr中间合金对AZ91D镁合金表现出较好的变质效果。这种变质效果的差异验证了镁锶中间合金的组织遗传效应。（2）过热度、凝固速度、搅拌时间等工艺参数会对Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应产生影响:过热温度越低,中间合金的组织遗传效应越显著,中间合金的组织遗传效应随着过热温度升高而逐渐消弱直至消失;合金凝固速度越快,Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应越不明显,凝固速度越慢中间合金的组织遗传效应越显著;Mg-4%Sr中间合金的组织遗传效应随着搅拌时间的增加而逐渐减弱直至消失。（3）相同成分、不同组织的Mg-4%Sr中间合金具有不同的DSC曲线,组织较细小的Mg-4%Sr中间合金的初始熔化温度和熔化焓都较低。通过改变中间合金的组织能够改变中间合金的熔化条件,从而改变中间合金的变质效果。这是中间合金之所以产生组织遗传效应的本质原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁及金属锶的性质
• 1.3 镁合金的研究、应用现状
• 1.3.1 国外镁合金的研究现状及应用
• 1.3.2 国内镁合金的研究现状及应用
• 1.3.3 镁合金晶粒细化研究现状
• 1.4 锶系合金的研究现状与发展趋势
• 1.4.1 Al-Sr 系合金
• 1.4.2 Mg-Sr 系合金
• 1.4.3 其它锶合金
• 1.5 金属遗传性概述
• 1.5.1 金属遗传性研究的发展
• 1.5.2 金属遗传性方面的成果
• 1.5.3 镁合金遗传性的研究
• 1.6 本课题研究的内容及意义
• 2 实验过程及研究方法
• 2.1 实验方法介绍
• 2.1.1 Mg-Sr 中间合金的制备方法
• 2.1.2 微观分析方法
• 2.1.3 热分析方法
• 2.2 实验方案
• 2.2.1 Mg-Sr 中间合金试样的制备
• 2.2.2 变质处理AZ91D 镁合金
• 2.3 实验材料、设备及准备工作
• 2.3.1 实验材料、设备
• 2.3.2 实验的准备工作
• 2.4 实验中应该注意的问题
• 2.4.1 安全问题
• 2.4.2 试验方法问题
• 2.4.3 中间合金成分设计问题
• 2.5 金属组织遗传性的评价方法
• 2.5.1 “杂质指数”的评价方法
• 2.5.2 “遗传系数”评价方法
• 2.5.3 “变质度”评价方法
• 3 实验结果及分析
• 3.1 Mg-Sr 中间合金试样的制备结果及分析
• 3.1.1 Mg-Sr 中间合金相图分析
• 3.1.2 XRD 相组成分析
• 3.1.3 SEM 扫描电镜结果分析
• 3.2 Mg-4%Sr 中间合金在 AZ91D 镁合金中的组织遗传效应
• 3.2.1 实验方法及目的
• 3.2.2 Mg-4%Sr 中间合金的组织遗传性
• 3.3 工艺参数对 Mg-Sr 中间合金组织遗传性的影响
• 3.3.1 实验方法及目的
• 3.3.2 过热温度对组织遗传效应的影响
• 3.3.3 凝固速度对组织遗传效应的影响
• 3.3.4 搅拌时间对组织遗传效应的影响
• 4 Mg-Sr 中间合金组织遗传效应的机理及其应用
• 4.1 Mg-Sr 中间合金组织遗传效应的机理探讨
• 4.1.1 Mg-4% Sr 中间合金试样的凝固过程分析
• 4.1.2 中间合金遗传机理的探讨
• 4.1.3 Mg-Sr 中间合金的变质机理
• 4.1.4 Mg-Sr 中间合金的“遗传因子”
• 4.2 中间合金组织遗传性的影响因素
• 4.3 组织遗传性在合金铸造生产中的应用
• 4.3.1 控制原始材料的质量
• 4.3.2 优化熔体处理工艺，开发新技术
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录