镁合金Mg_Nd相图
镁合金热处理简介
镁合金热处理各位领导、同事们：很荣幸能在这里和大家共同学习。
感谢公司领导给予我的机会！我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加工、热处理等方面的一些工作。
今天，仅就自己在镁合金热处理方面工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。
由于水平有限，错误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。
固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，统称为金属固态相变。
金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。
例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。
掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。
常用的措施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。
钢铁的淬火，为的是快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。
对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效（T61）、去应力退火、完全退火等。
这里做以下方面简要介绍：1.均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏析。
那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝固过程，下图1为镁合金相图中最普通的Mg-Al相图：以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相和固相图1 Mg-Al相图成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。
造成了晶粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀，也就是晶内偏析。
均质化退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。
对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素在基体中溶解度随温度变化这一属性。
2.固溶处理。
基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为α+β，α为基体固溶体，β为第二相。
当合金加热到一定温度是，β相将溶于基体而得到单相α相固溶体，这就是固溶化。
镁及镁合金材料与热处理 教学PPT课件
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
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金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
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金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
铸态 Mg-2Nd-0.2Zn-0.4Zr-xY 镁合金组织及力学性能
铸态 Mg-2Nd-0.2Zn-0.4Zr-xY 镁合金组织及力学性能陈伟;刘楚明;苏再军;舒心【摘要】The effects of Y addition on the microstructure and mechanical properties of Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr cast alloys were studied by optical microscopy(OM), scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD) and mechanical properties test. The results show that the grain size is greatly refined by the addition of Y. Especially, with the addition of 6% Y, the grain size is refined from 100 μm to 35 urn. The main phase of as-cast Mg-2%Nd-0.2%Zn-0.4%Zr alloy without addition of Y is Mg12Nd, whereas, the element Nd and Y exist as Mg41Nd5 and Mg24Y5 in alloys containing Y. With the addition of Y, the mechanical properties of the alloys are enhanced. Especially, with the content of 6% Y, the alloy displays excellent mechanical properties, i.e. the tensile strength and yield strength are increased to 245 MPa and 150 MPa, respectively, and the elongation is greatly increased to 16%, which is increased by 191%, compared with the alloy without addition of Y. The mechanical properties of the alloy are descended when the content of Y reaches 8%.%采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析(XRD)及力学性能测试等手段,研究不同含量稀土元素Y(4％,6％,8％,质量分数)对Mg-2％Nd-0.2％Zn-0.4％Zr 镁合金铸态显微组织及力学性能的影响.结果表明:在Mg-2％Nd-0.2％Zn-0.4％Zr 镁合金中添加Y可以明显细化合金晶粒,其中加入6％Y时效果最佳;合金晶粒粒径由100μm细化至35 μm.未添加稀土元素的Mg-2％Nd-0.2％Zn-0.4Zr铸态合金中主要存在Mg12Nd相;加入稀土元素Y后,Nd和Y分别以Mg41Nd5和Mg24Y5化合物形式存在,合金的力学性能得到提高.其中加入6％Y的合金综合力学性能最好,抗拉强度和屈服强度分别提高至245 MPa和150 MPa,而伸长率大幅提高至16％,较未加稀土元素Y的合金提高191％;当Y含量达到8％时,合金综合力学性能下降.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】7页(P2089-2095)【关键词】Y;Mg-Nd-Zn-Zr镁合金;显微组织;力学性能【作者】陈伟;刘楚明;苏再军;舒心【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金是目前工业上可应用的最轻金属结构材料，具有质量小、比强度和比刚度高、导热减振性良好及易切削加工等优点，广泛应用于航天和航空工业等领域[1-3]。
镁基复合材料ppt课件.ppt
结构、功能
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
熔体浸渗法 (Melt Infiltration Process)
将增强相预制成形，再通过压力，将熔融的基体金属渗入到预 制体间隙中，达到复合化的目的。熔体浸渗法包括压力浸渗、无压 浸渗与负压浸渗。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
其他制备方法
薄膜冶金工艺 (Foil Metallurgy Processing) RCM法 (Rotation Cylinder Method) DMD法 (Disintegrated Melt Deposition) 重熔稀释法 (Remelting and Dilution ) 低温反应自熔 ( RSM) 混合盐反应法 ( LSM ) 放热反应法( XD) 气泡法 (Gas-bubbling Method) 反复塑性变形法(Repeated Plastic Working)
在种类、体积等其它属性相同的情况 下，形状圆润的增强体有利于复合材 料耐磨性的提高。
在体积分数较低时，镁基复合材料的 耐磨性一般随硬质增强体体积分数的 增加而提高
复合材料的磨损率随载荷的增大而增加，存 在一个磨损由轻微向剧烈转变的载荷，石墨 的加入延迟了复合材料向剧烈磨损的转变。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
原位反应自发浸渗工艺(Insitu Reactive Infiltration Process) 利用金属熔体自发渗入和原位放热反应直接合成增强相这2个工艺过
铸造高强耐热Mg-Y-Nd(-Gd)-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系镁合金组织性能和铸造缺陷对比
2021年第1期/第70卷镁合金专题iW\B15铸造局强耐热M g-丫-N d(_G d)-Z r和M g- G d-丫—Z r系镁合金组织性能和铸造缺陷对比陈荣石1,周波1’2,李吉林1’3,单智伟4(1.中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016; 2.中国科学技术大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110016; 3.北方 民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川750021; 4.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：以Mg-Y-Nd(-Gd>-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系高强耐热镁合金为分析对象，从铸造成形方法和铸造缺陷两个方面进行了比较。
结果表明，这些合金可以采用砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、低压熔模铸造和半固态触变成形等方法铸造；铸造缺陷（如热裂和疏松等）形成机理及其对力学性能的影响与其他合金相比没有明显区別；建立了疏松缺陷与力学性能的关系。
关键词：高强耐热；镁合金；铸造工艺；铸造缺陷作者简介：陈荣石（1968-),男，博 士，研究员，研究方向为镁合金材料及其应用。
电 话：138****0711,E-mail: rschen@im 中图分类号：TG292文献标识码：A文章编号：|〇〇1-4977(2021 ) 01-0015-06收稿曰期：2020-09-11。
相比于铝合金，镁合金的绝对强度低、耐热性能差，这极大地限制了镁合金的应用范围111。
添加稀土元素能有效地改善镁合金的强度与耐高温性能；另外，稀土元素在铸造镁合金中还可以有效地减少气体、氧化物和有害元素的影响，起净化、除 气和除渣的作用121。
这些稀土高强耐热镁合金一般采用金属型或砂型重力铸造工艺。
低压反重力铸造过程中的熔体充型平稳，并且外加压力能增加补缩效果，可以改善夹杂和疏松缺陷，但关于低压铸造高强耐热镁合金的研究报道相对较少，目前还处于研发的起步阶段。
高强耐热镁合金还可以采用熔模铸造和半固态触变成形方法，但这两种成形方法在高强耐热撲合金中还不成熟。
热处理工艺对Mg—Nd—Gd—Zn—Zr镁合金组织和性能的影响
热处理工艺对Mg—Nd—Gd—Zn—Zr镁合金组织和性能的影响摘要：本文主要就是对热处理工艺对于Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响进行了分析和研究，经过相关的实验结果可以发现，在采用了比较合适的热处理工艺之后，镁合金的显微组织得到了一定的细化，而且对于镁合金的力学性能也能够得到一定的改善。
关键词：Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金；热处理工艺；显微组织；力学性能在现在的材料研究过程当中，因为镁合金具有比较良好的性能，所以它已经成为了现在研究的一个热点。
在镁合金当中添加微量的稀土金属之后，就可以使得镁合金的高温抗蠕变的能力以及合金的力学性能得到一个比较明显的改善。
稀土元素可以使得镁合金的再结晶过程得到延缓以及使得镁合金的再结晶温度提高，而且稀土元素还能够析出比较稳定的弥散相离子，这样就可以使得镁合金的蠕变抗力以及高温强度都能够得到比较明显的提升。
在添加了适量的稀土元素之后，就可以使得合金的晶粒得到比较明显的细化，从而使得合金的蠕变抗力以及铸造的性能得到比较明显的改善。
现在已经制备了的稀土镁合金材料主要就有Mg-Ce、Mg-Th-Zr、Mg-Y-Nd等体系，本文在进行试验的时候，主要采用的稀土镁合金材料体系就是Mg-Nd-Gd-Zn-Zr，然后对热处理工艺对镁合金材料的组织以及性能的影响进行了分析和研究。
1.进行热处理工艺的实验过程在进行这个实验的时候，采用的材料主要就是Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金，而它们的化学成分的质量分数也是按照一定的比例来进行配置的。
在进行实验的时候，要先将镁合金的试样一共分成四组，然后来进行不同的处理。
第一组的镁合金试样为没有经过热处理工艺的铸态合金；而第二组的镁合金试样则是需要经过200℃2小时的热处理；第三组的镁合金试样则是需要经过530℃2小时的水淬在加上200℃2小时的热处理；第三组的镁合金试样则是需要经过530℃2小时的空冷在加上200℃2小时的热处理。
镁合金PPT课件
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
第八章 镁合金 8.1 概述
1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,17781829）电解汞和氧化镁的混合物 ，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就 得到了银白色的金属镁。
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自 希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希 腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦 土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种 矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即 “白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词 的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。
铸造镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、 Mg-Th-Zr、Mg-Nd-Ag系。
含稀土元素的铸造镁合金总数的比例，除个别国家 外，都占半数以上。
度；加La-提高室温强度、高温强度和焊接性。
Mg-Mn系合金
合金中过饱和固溶体析出相为β-Mn，故热处理强化作用小。 一般使用退火组织。具有较好的耐蚀性和焊接性。
MB1的成分：w(Mn)=1.3~1.5%，高温塑性好。在MB1合金 基础上加入少量Ce（0.15~0.35%），成为MB8。Ce与镁形成 化合物Mg9Ce，并呈细小弥散分布于α基体中，起强化合金 和细化晶粒的作用。
MB8有中等强度和较高的塑性。可生产管材、板材、锻件， 目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
第三章 镁及镁合金的热处理ppt课件
3.2 镁的合金化
Mg-RE-Zr和Mg-RE-Mn属于耐热镁合金，可在150250℃范围内工作。
稀土元素(RE)在镁合金中常用的有钕(Nd)、铈(Ce)、镧 (La)及其混合稀土(MM)。它们与镁构成类似的共晶系和 相近的相组成。 以Mg-Nd为例(图3-4)，在近镁 端552℃进行共晶转变
非连续析出大多从晶界或位错处开始，Mg17Al12相以片状 形成按一定取向往晶内生长，附近的δ 固溶体同时达到平 衡浓度。由于整个反应区呈片状结构，故有时也称为珠光
体型沉淀。反应区和未反应区有明显的分界面，后者的成
分未发生变化，仍保持原有的过饱和程度。
3.3.1 镁合金固态相变特点
从晶界开始的非连续析出进行到一定程度后，晶内产生连 续析出。Mg17Al12相以细小片状形式沿基面(0001)生长， 与此相应，基体含铝量不断下降，晶格常数连续长大，由 于此时晶格常数变化是连续的，故有此名。 连续及非连续析出在时效组织中所占相对量与合金成分、 淬火加热温度、冷却速度及时效规程等因素有关。在一般 情况下，非连续析出优先进行，特别在过饱和程度较低、 固溶体内存在成分偏析及时效不充分的情况下，更有利于 发展非连续析出；反之，在含铝量较高、铸锭经均匀化处 理及采用快速淬火及时效温度较高时，则连续析出占主导 地位。
3.1 镁及镁合金的基本特征
③良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的 100倍，钛合金的300～500倍。
④切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他 合金。
⑤镁合金的铸造性能良好，几乎所有的铸造工艺 都可铸造成形。
3.2 镁的合金化
3.2.1 镁合金的分类
国际上倾向于采用美国试验材料协会（ASTM)使 用的方法来标记镁合金。
MgAg系合金界面结构及界面偏析
Mg-Al-Zn系合金中的界面偏析还会对合金的物理性能 产生影响。例如，偏析可能导致合金的导热性和导电性 降低，影响其电磁性能。
Mg-Al-Zn系合金的界面结构与性能的关系
界面结构与力学性能的关系
Mg-Al-Zn系合金的界面结构与力学性能之间存在密切关 系。具有良好界面结构的合金通常具有更高的强度和韧 性。
Mg-Al-Zn系合金界面结构 及界面偏析
2023-11-07
目 录
• 镁合金概述 • Mg-Al-Zn系合金成分与性能关系 • Mg-Al-Zn系合金界面结构及形成机制 • Mg-Al-Zn系合金界面偏析行为及影响因素
目 录
• Mg-Al-Zn系合金界面结构及界面偏析对性能 的影响
• 研究展望
晶体生长和溶质扩散的竞争
在晶体生长过程中，溶质扩散速度较慢，导致晶体前沿的溶质浓 度降低，从而产生界面偏析。
Mg-Al-Zn系合金的界面偏析影响因素
合金成分
Mg、Al、Zn三种元素的 含量对界面偏析有显著影 响。随着Zn含量的增加， 偏析程度加剧。
冷却速度
冷却速度越快，溶质在界 面处越难扩散，导致偏析 程度增加。
电子产品领域
镁合金在电子产品领域也 得到了广泛应用，如手机 、笔记本电脑等，能够提 高产品的质量和可靠性。
镁合金的研究进展
近年来，随着环保意识的提高和新能源汽车的快速发展，镁 合金在汽车制造中的应用越来越广泛，研究也取得了很大的 进展。
目前，研究者们正在研究如何通过优化合金成分、改进加工 工艺等方法来进一步提高镁合金的机械性能、耐腐蚀性能和 铸造性能等方面的性能。
界面结构对物理性能的影 响
Mg-Al-Zn系合金的界面结构还对合金的导 热性、导电性和磁性能产生影响。具有良好 界面结构的合金通常具有更好的导热性和导
镁合金化及其组织性能特征
基体形成牢固的界面，（Mg、Al）2Ca的热稳定性和
界面结合力强并在晶界起到钉扎作用，从而能提高合 金整体蠕变抗力。
镁合金合金化相图---- Ag
• Mg-Ag二元相图见图。Ag在Mg中的 固溶度大，且随温度降低固溶度下降明 显，因此有固溶强化和时效强化的效果。 Ag还能增加合金时效强化效应。往往和 稀土元素一同加入，可提高合金的高温 强度和蠕变抗力。
镁合金合金化相图---- Sc钪
• Sc 提高镁的室温和高温强度，与 Ce、 Mn等元素同时加入时，显著提高合金的 高温强度和抗蠕变性能。
稀土对纯镁晶粒细化的宏观形貌
镁合金合金化相图---- Li
Li是最轻的金属（0.55g/cm3），与Mg组成合金构成 迄今最轻的金属材料，因此 Mg-Li合金主要特点是轻。 合金化另一特点是随着Li含量的增加，可以改变合金的 晶体结构。Mg-Li合金在共晶温度592℃ 时发生共晶反 应： L→α-Mg+β-Li β-Li为体心立方结构，塑性较好。当Li含量在5.7% 以下时，合金为密排六方的α-Mg固溶体，当Li含量在 5.5% ～11% 时，合金为α+β组织，当Li含量超过11% 时，则形成完全由体心立方结构组成的β固溶体。随着 β含量的增加，合金的塑性明显改善，为合金的冷加工 提供了前提，（α+β）合金还具有超塑性。Li在Mg中的 固溶度大，但随温度下降固溶度变化不大，镁的合金 化以基本上是固溶强化。
Mg-Li
图2 Mg-38.5%Li-5%Zn合金变形前后的照片
Mg-Li
▲图三 Mg-38.5%Li-5%Zn合金的应力应变曲线
Mg-Li
• 图一为Mg-Li二元平衡相图及室温轧延界限与密度的 特性。镁中添加密度只有0.53Mg/m3之锂达6wt%以上
铸造镁合金强化机理及显微组织分析
铸造镁合金强化机理及显微组织分析摘要：镁合金由于其成型工艺的不同，可分为变形镁合金和铸造镁合金。
其中，时效时间对铸造镁合金力学性能、显微组织具有较大影响，本文主要分析铸造镁合金强化机理及时效时间对铸造镁合金显微组织的影响。
关键词：铸造强化机理显微组织1 前言：镁合金由于其成型工艺的不同，可分为变形镁合金和铸造镁合金。
其中，铸造镁合金主要应用于航空机匣壳体、汽车零件、机电壳罩等。
目前，国内常用的铸造镁合金材料按成分主要分为：镁-锌-锆系：ZM1、ZM2；镁-铝系：ZM5、ZM10；镁-稀土-锆系：ZM3、ZM4、ZM6。
但这类镁合金存在以下缺点：耐蚀性差，材料强度偏低，尤其是高温强度和抗蠕变性能差，且镁合金铸件容易形成缩松和热烈纹，铸件成品率较低，这些缺点限制了铸造镁合金在航空航天领域的应用。
国外在镁-稀土-锆系镁合金的基础上开发研究出了稀土镁合金，通过添加具有高扩散能力的Y、Gd等稀土元素，提高镁合金的再结晶温度，再通过其很好的时效以及析出作用产生对合金性能具有显著影响的弥散相。
稀土元素对镁合金具有固溶和沉淀强化的作用，通过加入稀土元素可显著改善合金的铸造性能和抗蠕变性能，提高镁合金的室温和高温强度，并且耐蚀性也的到了改善，因而广泛应用于航空航天领域。
本文主要通过不同时效时间的试验，分析时效时间对铸造镁合金显微组织的影响。
2 试验过程：研究材料：铸造镁合金；试样状态：铸造;时效处理采用箱式低温炉加热；试样显微组织观察采用金相显微镜:奥林巴斯GX71。
3 铸造镁合金强化机理：铸造稀土镁合金由于加入了Gd、Nd、Zr等稀土元素，可显著提高镁合金的强度、耐高温及耐蚀性能，对航空航天、军工产品、新能源汽车产业等轻量化行业的发展起到了极大的促进作用。
稀土镁合金中主要有Gd、Nd、Dy、Td、Sm、Ho等强化稀土元素，其中以Gd、Nd、Y、Sm等元素应用较多。
一般，稀土镁合金主要分为Mg-Nd-Zn-Zr、Mg-RE-Zn-Zr、Mg-RE-Al、Mg-Y-Zn-Zr等类别。
镁合金热处理过程中组织与相的变化
镁合金热处理过程中组织与相的变化目录1、概述 (2)2．镁合金热处理过程分析 (2)2.1铸太组织 (2)2.2组织形貌变化 (3)2.3 溶质原子扩散 (3)2.4 枝晶组织球化分析 (3)1、概述镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，以其密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽好及价格稳定等优点，近年来在航空航天、仪器制造、国防和电子工业等领域，尤其是汽车工业中获得日益广泛的应用[1]。
镁合金半固态成具有成形温度低、凝固收缩小、缺陷和偏析减少、晶粒尺寸细小、模具寿命延长等优点,被专家学者誉为21世纪新一代新兴金属加工方法。
但是,要实现镁合金的半固态成型，首先必须制备初生相为颗粒的非枝晶组织合金。
国内外研究者常用的枝晶粒化方法为机械搅拌法或电磁搅拌法。
由于机械搅拌法的工艺参数难以控制、搅拌设备易磨损和腐蚀、不适应与高熔点合金和易氧化合金,因此该法很难在工业上推广应用；国外已将电磁搅拌法应用于生产,但该法设备投资大,工艺复杂。
半固态等温热处理作为20世纪90年代开发的一种半固态枝晶组织坯料制备方法，能够在半固态成形前的二次加热过程中直接把原材料锭坯变为半固态非枝晶组织坯料，具有工艺简单、成本低廉等优点[2-3]。
本文采用半固态等温热处理法, 对应用最广泛的AZ91D铸造镁合金进行了研究, 观察了其在半固态等温热处理中的组织和相的变化。
2．镁合金热处理过程分析2.1铸太组织AZ91D 镁合金初生相α相(灰色)以树枝晶形态存在，沿α相不连续分布的白色组织为(α+β)共晶组织。
2.2组织形貌变化随着保温时间的延长，铸态组织中的枝晶臂逐渐消失,由不规则形状向球状转变。
晶界处的共晶组织和晶粒内部的富Al、Zn部分首先熔化，在两个晶粒间以液态薄膜形式存在，在多晶粒交界处以液态熔池形式存在，而在晶粒内部则以小液滴形态存在。
到10 min时，液态薄膜的厚度增加，熔池的体积增大，晶粒完全被液态金属层包围,而晶粒内部开始出现小液滴，初生晶粒全变为近球状的颗粒组织。
镁合金铸态和挤压态组织观察 实验指导书
镁合金铸态和挤压态组织观察的操作及组织观察一、实验目的1掌握镁合金组织金相制作的方法2了解镁合金的显微组织特征二、概述镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4~5倍，其弹性模量更远远高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量，这点对航空工业，汽车工业，手提电子器材均有重要意义。
镁合金是以金属镁为基，通过添加一些合金元素形成的合金系，通常可分为二元、三元及多组元系合金。
二元系如Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Mn，Mg-RE，Mg-Zr等；三元系如Mg-Al-Zn，Mg-Al-Si，Mg-Al-RE等；多元系如Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr等。
因为大多数合金含有不止一种合金元素，所以实际上为了分析问题方便，也为了简化和突出合金中最主要的合金元素，习惯上依据镁与其中的一个主要合金元素，将其划分为二元合金系。
对于AZ31镁合金的腐蚀，早期的研究主要集中在合金元素对腐蚀性能的影响上。
近几年来随着加工及表面处理技术的进步，合金耐蚀性的研究越来越集中在通过新型的加工技术（如快速凝固技术、半固态成型技术等）和表面处理技术（如化学转化、阳极氧化、微弧氧化等）来直接或间接的提高AZ31镁合金的耐蚀性能。
总而言之提高合金耐蚀性的途径主要从以下几个方面入手：减少镁合金杂质含量，提高镁合金的纯度；采用快速凝固、热处理与合金化改性等方法细化合金组织，使成分均匀化。
因此，了解镁合金组织，对于提高镁合金质量、防止镁合金腐蚀有重要的意义。
三、铸态镁合金的组织AZ31镁合金属于典型的亚共晶合金，其凝固区间约为60℃，铸造过程中凝固时间短，冷却速度快，因此无论采用何种方式，其凝固收缩均难以补偿，加之Al元素在镁合金中的扩散速度极慢，凝固过程十分复杂，而镁合金组成相的含量、分布、形态、成分等因素与合金的腐蚀性能密切相关。
镁合金的成分、组织和性能详解
❖ Wei 研究了压铸Mg-Al基镁合金，认为含Mn相根据形态分 两类：一种为花瓣形，另一种为等轴或短棒状。
❖ AlMn相在挤压镁合金AM60组织中的结构为具有规则外形的 等轴状。
❖ Ce对镁合金应力腐蚀性能无影响。 ❖ RE能提高镁铝合金Mg-9Al 的抗应力腐蚀性能。
❖ Fe、Ni、Cu、Co四种元素在镁中的固溶度很小，在其浓度 小于0.2％时就对镁产生非常有害的影响，加速镁的腐蚀。
❖ 合金元素对镁合金性能的影响见表2-6。
表2- 6 合金元素对镁合金性能的影响
续表
❖ 铝可改善压铸件的可铸造性，提高铸件强度。
❖ 但是，Mg17Al12在晶界上析出会降低抗蠕变性能。特 别是在AZ91合金中这一析出量会达到很高。
❖ 在铸造镁合金中铝含量可达到7％～9％，而在变形铝合 金中铝含量一般控制在3％～5％。
❖ 铝含量越高，耐蚀性越好。但是，应力腐蚀敏感性随铝 含量的增加而增加。
变化。 ❖ 如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn，其名义含量分别
为9％和1％，E表示AZ91E是含9％Al和1％Zn合金系列 的第五位。
表2-2 镁合金中合金元素代号
2．2．3 镁合金的分类及热处理
❖ 镁合金的分类有三种方式：化学成分、成形工艺和是否含 锆。
❖ 根据化学成分，以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和 稀土为基础，组成基本合金系：Mg-Mn，Mg-Al-Mn， Mg-Al-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-AgRE-Zr，Mg-Y-RE-Zr。