浇铸工艺对AZ91D镁合金组织的影响
AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析
AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析作者：马睿来源：《科技经济市场》2013年第09期摘要：会引起镁合金的过烧和变形，甚至晶界上析出的第二相因过烧变得很疏松使镁合金的显微硬度很低。
关键词：镁合金；固溶处理；半固态等温处理；组织演变；性能0 引言镁合金经过铸造加工后不进行固溶处理，而是直接进行人工时效，从而获得比较高的时效强化效果，另外为了消除铸件的残余应力及变形镁合金的冷作硬化也可进行退火处理，而且通过晶粒细化可以显著提高镁合金的强度和塑性。
在改良铸造镁合金性能的过程中，如何取舍固溶处理和人工时效是一个值得研究的问题。
[1][4][6]传统的压铸是镁合金液以高速的紊流和弥散状态填充压铸型腔，使型腔内的空气在高压下可能会溶解在压铸合金毛培件内，或者形成许多弥散分布在压铸件内的高压微气孔。
这些高压下溶解的气体和微气孔在高温下会析出和膨胀，从而导致铸件变形和表面鼓泡。
为了消除这种缺陷，须采用半固态金属成形技术提高压铸件的内在质量。
半固态成形技术充型平稳、无金属喷溅、节能安全、铸件孔隙率很低，其工艺过程简单，成本低廉。
[3]本文主要研究了半固态等温热处理过程中，等温热处理温度和保温时间等工艺对AZ91D 镁合金半固态组织演变和性能的影响，以和固溶处理与半固态等温处理对AZ91D铸造镁合金组织形态和性能的影响，以及二者之间比较分析和联系。
1 实验方法1.1 固溶处理工艺1.2 半固态等温处理工艺本文采用半固态等温热处理法对铸造镁合金中应用最广泛的AZ91D进行了处理，探讨半固态等温处理中组织演变的过程和机理；为后续镁合金半固态成形提供理想的非枝晶组织。
[11]所以，制定的半固态等温处理工艺为：（1）在520℃分别保温10min、40min、60min、90min；（2）在550℃分别保温10min、40min、60min、90min。
为防止镁合金在加热过程中产生氧化腐蚀，在加热容器中放适量的硫磺，使硫磺燃烧释放SO2，从而起到保护效果。
AZ91D镁合金的处理方式文献
AZ91D镁合金镁合金具有密度小，良好的切削加工性、尺寸稳定性、铸造成型性及表面装饰性等诸多优点而受到广泛关注。
但镁合金变形困难，耐热和耐蚀性差，再加上系统研究镁合金的历史还比较短，因此基础研究明显滞后于应用。
AZ91D镁合金是开发最早、应用最为广泛的镁合金之一。
为不断扩大该合金的产业化应用，国内外从多个方面开展了大量工作．但总体来说缺乏系统性。
国内外有关AZ91D镁合金组织与合金相、力学性能、表面处理技术和加工工艺方面的最新研究进展，以期抛砖引玉，推动AZ91D镁合金的深入发展。
1、组织与合金相1.1 铸态组织及合金相一般认为铸态AZ91D镁合金主要由α-Mg、离异β-Mg17Al12相和共晶组织（α-Mg+β-Mg17Al12）组成，共晶组织（α+β）主要分布在晶界，呈薄片状或层状。
而离异β相则主要分布在晶体内部。
有研究表明，在Mg-AI合金中Al存在明显的偏析。
从晶粒内部至晶界逐渐增加．但未见详细分析。
晶界区域的富铝区实际为共晶组织（α+β）中的仅相。
其铝含量略低于β相的铝含量而不足以进一步形成β相，最终以共晶相形式长大。
可以推断其铝含量必然高于初生仅的铝含量。
已有研究者在AM50镁合金中观察到了类似的组织。
离异β相的形成与非平衡凝固有关，在晶体内部的某些区域。
在快速凝固过程中铝元素来不及扩散至晶界附近。
首先形成了β相，而此时的共晶仅相与初生仅相混合在一起，呈现出离异共晶的形态。
可以推测。
如果冷却速度进一步加快。
共晶组织和离异组织都会被抑制。
徐春杰等通过对比常规凝固和快速凝固薄带AZ91D镁合金的差热分析曲线证实了这一推断。
研究发现，前者在450℃左右有明显的DTA峰（β相的熔化峰），而后者组织为单相过饱和a固溶体．无明显的DTA峰。
Mn在AZ91合金中主要以固溶和形成金属间化合物两种形态存在。
据报道Mg-Al系镁合金中的Al-Mn金属间化合物主要有Al6Mn、Al4Mn、AlMn及Al8Mn5四种，形状主要有针状、十字状、花朵状及颗粒状；大小为0.1-30um。
AZ91D镁合金挤压铸造组织与性能的研究
挤压铸造设备为 国 产 四 立 柱 油 压 机 # 其主要技术 参数及挤压成形工艺参数见表 !) 镁合金挤压铸造工艺流 程见 图 %) 从 铸 件 不 同 部 位切取试样 # 经粗磨 & 细磨后 # 用 #[ 硝 酸 酒 精 腐 蚀 # 在 8 J : ( 型高级金相显微镜上进行金相组织观察 ) D! 试验结果及分析 !* %! 挤压铸件不同部位的凝固组织 从而使 挤压铸造中由于 液 态 金 属 在 压 力 下 结 晶 # 得该工艺具有一系列优点 ) 然而 # 挤压铸造时 # 即使是 施加恒定的机械压力 # 在铸件各处的压力分布也是不 均匀的 # 而且 # 随着凝固过程的进行是不断变化的 ) 这 主要是由于铸件中 固 相 和 液 相 传 递 压 力 的 特 点 不 同 # 在凝固过程中固相和 液 相 体 积 比 & 固相形状不断发生 变化所致 ) 此外 # 铸件 铸型间摩 擦力的 存在 也是一 个 $ 重要因素 # 铸件形状和加压方式也有一定的影响 ) 铸件的平均壁厚为 % 其挤压充 型过程 "00 左右 # 如图 ! 所示 ) 由于铸件各处的压 力分 布不一 样 #在压 力下结晶 的 铸 件 的 不 同 部 位 的 组 织 势 必 也 会 受 到 影 响 ) 考察图 ! 中 G& F& B& = 和 A 等 # 处的铸态组织 #
收稿日期 ! ! " " # $ " ’ $ ! 3" ! " " # $ % " $ " % !! 修订日期 ! 作者简介 ! 李东南 ! # 江西南昌人 # 博士 # 副教授 * 研究方向 $ 半固 % ) 3 6 $ !" 态成形技术 # 镁合金压铸 # 镁合金挤压铸造 * $ ! " # $ % / , V . 1 1 1 ! " " "!K , 1 * 4 . 0% V / / / V 1!% 3 (* 4 . 0 2 k
挤压铸造AZ91D合金工艺参数的研究
所以还可以得出较好条件是 A2B2C1， 即浇注温度 为 730 ℃、 挤压压力为 100 MPa、 保压时间为 5 s 时，AZ91D 镁合金的综合力学性能可能会进一步 提高。 2.2 实验结果分析
采 用 BM-4XC-S 光 学 显 微 镜 和 Bruker D8 X 射线衍射仪从微观和相组成方面对试样进一步分 析发现：100 MPa 时挤压铸造成形的 AZ91D 合金 铸态组织比金属型铸造时的铸态组织细小致密， 黑色沉淀物也较金属型铸态中的细小， 且分散均 匀（图 1）。 由 AZ91D 合金的 XRD 谱（图 2）可以 知道这些黑色组织是在 α-Mg 固溶体的基体上析 出的β-Al12Mg17 薄片[11]，这些 β 相起到第二相强化 作用。
1 实验方案
1.1 合金的熔炼 实 验 用 AZ91D 镁 合 金 的 熔 炼 在 5 kW 坩 埚
电阻炉中进行，合金中的铝、锌和镁均采用纯度很 高的铝锭、锌锭和镁锭的形式加入，合金中的锰采 用铝锰中间合金配制，具体见表 1。 所熔制合金的 化学成分（质量分数，%）为： 9.0 Al，0.7Zn，0.3Mn， 余为 Mg。 1.2 正交实验设计
对于挤压铸造，合金的浇注温度、模具温度、
66
Hot Working Technology 2009, Vol.38, No. 23
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
表 1 合金元素及其要求[9] Tab.1 Alloying element and it's requests
表 2 因素水平表 Tab.2 Factor-level list table
因素
水平 1 水平 2 水平 3
浇注温度 / ℃ 挤压压力 / MPa
两种铸造方式的汽车用AZ91D镁合金抗腐蚀性能对比
两种铸造方式的汽车用AZ91D镁合金抗腐蚀性能对比陈超【摘要】采用常规铸造和差压铸造工艺分别制备了汽车发动机壳体用AZ91D镁合金,研究了两种铸造方式对该合金电化学腐蚀行为的影响.通过显微组织分析、不同电解液中的电化学腐蚀行为以及差压铸造镁合金的电化学阻抗谱的研究表明,与常规铸造相比,差压铸造明显提高了AZ91D镁合金的耐腐蚀性能;在w(NaCl)=5％的NaCl和w(KOH)=5％的KOH电解液中的开路电位分别正移176 mV、184 mV,腐蚀电位分别正移152 mV、277 mV.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2014(042)009【总页数】5页(P22-26)【关键词】AZ91D镁合金;电化学腐蚀行为;常规铸造;差压铸造;电化学阻抗谱【作者】陈超【作者单位】淄博职业学院,山东淄博255314【正文语种】中文【中图分类】TB304;TG146.22镁合金因其密度小、比强度高、减震性和回收性好等优点而备受业界的关注，在航空、航天、汽车、摩托车、轮船、手持工具等领域得到了应用，然而镁合金的耐腐蚀性能不佳，严重阻碍了镁合金的大规模应用［1-2］。
关于镁合金耐腐蚀问题的研究，一直是镁合金领域的重要的技术课题之一，也是一个技术难题，迫切需要深入研究，以促进镁合金的大规模应用［3-4］。
制备工艺的不同，所获得镁合金的耐腐蚀性能也将不同，因此有必要深入研究不同制备方法下的镁合金电化学腐蚀行为。
本试验采用电化学腐蚀方法，对两种不同方法制备的AZ91D镁合金进行了电化学腐蚀行为研究。
1 试验过程1.1 试验材料试验采用工业级的镁锭、铝锭，在SG2-7.5-10型坩埚电阻炉中熔炼，当熔体温度为700℃时，分别采用常规铸造和差压铸造浇注AZ91D镁合金。
常规铸造采用铁模浇注。
差压铸造采用的主要工艺参数为:同步压力740 kPa、升液压力15 kPa、升液速度40 mm/s、充型压力 48 kPa、充型速度 45 mm/s、结晶时间720 s、结晶增压压力30 kPa、结晶增压速度3.5 kPa/s、结壳时间6 s、结壳增压速度2.6 kPa/s、阻力系数1。
AZ91D镁合金半固态铸轧工艺因素对组织的影响
收稿日期:2006-04-07 基金项目:科技部科研院所技术开发专项基金(NCSTE -2002-J K ZX -071)和江西省教育厅科技攻关项目(赣教技字[2005]18号)资助。
第一作者简介:张颂阳(1975-),男,河南许昌人,在读博士生,研究方向:材料成型及数值模拟。
AZ91D 镁合金半固态铸轧工艺因素对组织的影响张颂阳1,耿茂鹏1,谢水生2,周新民3,张 莹1,王艳春1(1.南昌大学机电学院,江西南昌330029;2.北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京100088;3.北京有色金属技术经济研究总院,北京100814)摘要:在实验室半固态铸轧试验设备上进行了镁合金半固态铸轧试验,研究了AZ 91D 镁合金半固态铸轧组织的影响因素。
结果表明,搅拌速度、铸轧温度对半固态镁合金组织有显著的影响。
过快过慢的搅拌速度都不利于半固态组织的形成,试验表明搅拌速度300r Πmin 最佳;铸轧温度从高到低,固相率明显从小到大。
关键词:铸轧;半固态;镁合金;组织中图分类号:TG 146122;TG 24919 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2006)07-0021-04E ffect of temprature on microstructure of casting 2rollingsemi 2solid AZ 91D magnesium alloysZH ANG S ong 2yang 1,G E NGMao 2peng 1,XIE Shui 2sheng 2,ZH OU X in 2min 3,ZH ANG Y ing 1,W ANG Y an 2chun1(1.Mech anical and E lectrical School of N anch ang U niversity ,N anch ang 330029,China ;2.B eijing G eneral R esearch I nstitute for N on 2ferrous Metal ,B eijing 100088,China ;3.China N ational N onferrous Metals I ndustry T echno 2economic I nstitute ,B eijing 100814,China)Abstract :The experiment of the casting and rolling of semi 2s olid magnesium alloy was carried out on the equipment made by our 2selves in our laboratory.The paper investigated the microstructure of the semi 2s olid AZ 91D magnesium alloys by casting 2rolling.It was found that the speed of stir and the temperature of casting and rolling have a remarkable effect on the microstructure of semi 2s ol 2id magnesium alloy.Both too high and too low speed of stir are not propitious to form the semi 2s olid state.It was proved a optimum speed is 300r Πmin.The higher the temperature of casting and rolling ,the lower the s olid ratio in microstructure.K ey w ords :casting 2rolling ;semi 2s olid ;magnesium alloys ;microstructure 镁合金具有一系列优异的性能,在航空、汽车、计算机、通讯等产业有广阔的应用前景1-4。
AZ91D镁合金强制对流流变压铸组织与性能
AZ91D镁合金强制对流流变压铸组织与性能周冰;康永林;祁明凡;张欢欢;朱国明;吴征洋【摘要】研究了流变压铸成形和传统压铸工艺下AZ91D镁合金连接压铸件的组织特征,分析了流变压铸过程中半固态浆料的形成和凝固行为,测试了FCR工艺下流变压铸拉伸件的力学性能.结果表明:FCR工艺下的流变压铸成形工艺不仅可以获得晶粒细小、形貌圆整的半固态组织,而且能够明显改善传统压铸成型件中的气孔缺陷,提高组织致密度.与传统压铸件相比,流变压铸拉伸件的抗拉强度和伸长率都有了明显的提高;T6热处理能进一步强化流变压铸拉伸件的性能,其抗拉强度和伸长率分别为286MPa和6.1％.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P1-5)【关键词】强制对流搅拌装置;流变压铸;组织与性能;热处理【作者】周冰;康永林;祁明凡;张欢欢;朱国明;吴征洋【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+2;TG249.2镁合金是最轻的金属结构材料，具有很高的比强度和刚度，近年来，镁合金在汽车、航空航天、电子通讯领域获得了迅速发展。
常用的镁合金成形方法主要有压铸、半固态铸造、挤压铸造等，其中液态压铸是镁合金最主要的成形方式［1，2］。
但传统液态压铸成形件中存在大量气孔，难以进行热处理、焊接或用于气密性要求高的零件，其力学性能也难以得到进一步的提高，这极大地制约了镁合金的进一步推广。
半固态技术自发明以来，由于能够获得均匀细晶组织、提高组织致密度、性能和实现高速近终成形等优点，受到了广泛关注。
流变压铸成形不仅可消除和减少压铸件中的气孔，还可提高铸件的力学性能，被认为是21世纪具有广阔发展前途的近净成形技术之一［3－5］。
半固态流变压铸AZ91D镁合金的组织与性能
Ｋｅ ｗｏｒ － ｍａ ｅｓ ｕ ａ ｌｙ；ｓ ｍｉｓ ｉ ｙ ｅ ｄ ｇｎ ｉ ｍ ｌ ｏ ｅ － ｏｌ ｄ；ｒ ｅ ｏ ｙ；ｓ ｒ ｃ ｒ ｈ ｏｌ ｇ ｔｕ ｔ ｅ ｕ
镁 合金 作 为 最 轻 的 金属 结 构 材 料 ，具 有 密 度 小 、
１ 试 验 方 法
１ １ 试 验 材料 ．
Ｔ ｃｎ ｌ ｙ ｅ ｈ ｏｏ ，Ｗｕａ ３ ０ ４ ｕ ｅ，Ｃｈ ａ ｇ ｈ ｎ４ ０ ７ ，Ｈ ｂ ｉ ｉ ） ｎ
Ａ ｓｒ ｃ ： Ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓｏ ｂ ｉａ ｉｎｏ ｅ ．ｏ ｉ ｌｒｙ ａ ｄ ｍｉｒｓｒｃｕ ｅ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｅ ． ｏｉ ｂｔ ｔ ａ ｈ ｒｃ ｓ ｅ ｆｆ ｒ ｔ ｆ ｍｉ ｌ ｓｕ ｒ ｎ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｒ ｐ ｒｉ ｆ ｍｉ ｌ ａ ｃ ｏ ｓ ． ｄ ｓ ｅ ｓ ． ｄ ｓ
ｔ ｅ ｂａ ｒ Ｉｔ ｐ ａｔ ｒ ｆｔ ｅ ｍ ａ ｉｅ． ｔ ｅ Ｉｗ ｅｒｔ ｅ Ｓ ｉ ｈ ｅ ｆａ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｅｍ ｉｓ ｉ ｍ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｒ ｈ ｒ ｅ ｅｍ ｅｒ ｕ ｅ ｏ ｈ ｃｈｎ ｈ ｏ ｈ ＯＩ ｐ ａｓ ｒ ｃ ｉｎ ｉ ｈ ｓ ｄ － ｏｌ ｄ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｅ． ｕ
ｔ ｓｌ ｔｅ ｇｔ ｎ ｏ ｇ ｉｎ ｏ ｈ ａｍ ｐｅｓ ｍ ａ ｅ ｙ ｓ ｅｎ ｉ ｓ ｒ ｎ ｈ ａ ｄ ｅｌｎ ａｔｏ ｆｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｄ ｂ ｅｍ ｉｓ ｌ ｈ － ｏ ｉ ｒ ｅｏ－ ｅ ｃ ｓ ｉｇ ｐｒ ｃ ｓ ｅ ｃ ｇｈ ｄ ｄｉ ａ ｔｎ ｏ ｅ ｓａｒ ｍｕ ｈ ｈｉ － ｅ ｈ ｈ ｓ ｏ ｈ ｓ ｍ ｐｌｓ ｍａｄ ｒｔ ａｎ ｔ ｏ ｅ ｆｔ ｅ ａ ｅ ｅ ｂｙ ｍｅｌ ｄｉ ｓ ｉｇ． ｔ ｅ ｃａ ｔｎ
浇注温度和机械振动对消失模铸造镁合金组织和力学性能的影响
Ｍｉｒ ｓ ｒ ｃｕ ｅａｎ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｏ ｔＦ ａｍ ｃ ｔｕ ｔ ｒ ｄ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｏ Ｐｒ ｐ ｒｉ ｆＬ ｓ ｏ ｅ
Ｃａ ｔ ｇ Ｍａ ｎ ｓｕ Ａｌ ｙ ｓ ｉ ｇ ｅ ｉｍ ｌ ｎ ｏ
ＷＡ Ｇ ｕ ｎｑｎ ， ＡＮ Ｚ－ａ ， ｌ－ ｉｎ ， Ａ ｅｆｎ ， ＯＮＧ Ｘｕ ｎｐ Ｎ Ｙ ａ — ｉ Ｆ ｉｉｎ Ｌ ｊｑａ ｇ ＴＩＮ Ｘｕ － ｇ Ｄ ｇ ｔ ｉ ｅ ａ —ｕ （ ｔｔ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｔｒ Ｉ ｒｃ ｓ ｉｇａ ｄＤｅ＆ Ｍｏ ｌ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｓ ａｅＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ Ｍａｅｉ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｉ ａＰ ｕｄ ｅ ｈ ｏｏ ， ｇ Ｈ ａ ｈ ｎ ｎ ｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｕ ａ ３ ０ ４ Ｈ ｂ ｉＣ ｉａ ｕ ｚ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｗ ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｕ ｅ， ｈｎ ） ｖ ｔ Ｓ ｅ
摘 要 ：研究结果表明：低的浇注温度有利于细化Ａ ９Ｄ Ｚ Ｉ ￣失模铸件试样的晶粒和提高其力学性能，但低于７０℃时晶 ４
粒细化程度 和力学性能相差不大；机械振 动能 明显细 化不 同浇 注温度下 的消失模Ａ ９Ｄ晶粒 ，且在７ ０℃温度 下细 化 ＺＩ ４ 程度 最好 ；机械振 动能大幅提 高Ａ ９Ｄ￣ 失模铸件试样 的力 学性 能，其 中抗拉 强度和 断后伸长率相 比于铸 态的，分 别 ＺＩ 提 高 了２ － ３ ％和 ２ ． ２ ０８ ％。维普资讯 http://w铸・造
Ｒ Ｙ
Ｍａ ． ０ ７ ｒ２ ０ ＶＯ ． ６ Ｎｏ ３ １ ５ ．
２６・ ６
Ｆ Ｏ
浇注温 度和机械振动对消失模 铸造镁合金组织 禾 力学性能 的影响 Ｉ １
工艺参数和热处理对挤压铸造AZ91D力学性能的影响
工艺参数和热处理对挤压铸造AZ91D力学性能的影响
张妍;王宁;李峰;红霞
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2006(034)012
【摘要】通过试验研究了工艺参数和热处理对挤压铸造AZ91D合金力学性能的影响.结果表明:合理的工艺参数使AZ91D合金在普通冷室压铸机条件下可以获得良好的力学性能.且经固溶处理后其抗拉强度、硬度和伸长率都会提高,而经固溶时效处理后抗拉强度和硬度会进一步提高,但伸长率有所下降.
【总页数】3页(P23-25)
【作者】张妍;王宁;李峰;红霞
【作者单位】内蒙古工业大学,材料学院,内蒙古,呼和浩特,010062;内蒙古工业大学,材料学院,内蒙古,呼和浩特,010062;内蒙古工业大学,材料学院,内蒙古,呼和浩特,010062;内蒙古工业大学,材料学院,内蒙古,呼和浩特,010062
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.22;TG292
【相关文献】
1.压力对挤压铸造Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响 [J], 杨玲;侯华;赵宇宏;杨晓敏
2.压力对挤压铸造Mg-Zn-Y准晶增强AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响 [J], 杨玲;侯华;赵宇宏;杨晓敏;
3.Ca含量和流变挤压铸造工艺参数对AZ91−1Ce−xCa合金显微组织和力学性能
的影响 [J], 肖然;刘文才;吴国华;张亮;刘保良;丁文江
4.工艺参数和热处理对压铸AZ91D力学性能的影响 [J], 于海朋;王峰;于宝义;马永涛
5.等温热处理对AZ91D半固态挤压铸造成形的影响 [J], 李元东;郝远;陈体军;阎峰云
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
锻造对AZ91镁合金组织与性能的影响
锻造对AZ91镁合金组织与性能的影响摘要：研究了在380℃条件下一次锻造和两次锻造对AZ91合金组织和性能的影响。
结果表明，锻造有效的细化了镁合金组织，提高显微硬度和力学性能。
相比一次锻造，镁合金经二次锻造后，再结晶更加完全，晶粒进一步细化，力学性能进一步提高。
关键词：锻造；镁合金；显微组织；性能前言：镁合金以其比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能和阻尼性能好，以及具有良好的切削加工性能和尺寸稳定等优点，被认为是21世纪最具发展潜力的“绿色结构材料”，已逐步在航空航天、电子、汽车等行业获得广泛应用。
AZ91合金属于Mg-Al-Zn-Mn系铸造镁合金，由于其良好的铸造性能而成为目前工业中最常用的压铸镁合金之一。
镁合金在低温变形条件下承受的变形量有限，常通过热加工来生产。
AZ91合金可通过挤压、锻造以及轧制等塑性变形，可使其具有比铸件更高的强度、更好的延展性及力学性能；同时，还可以通过后续的热处理使其性能得到进一步的改善，以满足材料全面性能的要求。
1.试验原料及方法1.1 试验原料本试验所用材料为AZ91镁合金，其化学成分见表1所示。
1.2 试验方法将AZ91镁合金在380℃条件下，分别采用高度减少40%的变形量进行一次锻造和一次锻造后以60%的变形量进行第二次锻造的两种工艺，并对两种工艺锻造后的试验料进行取样。
锻造是在200t压力机上完成，每次锻造前都采用石墨油对磨具和坯料进行润滑，锻造速度为15mm/s，镁合金二次锻造后的宏观形貌如图1所示。
采用Olympus D11型光学显微镜观察金相组织，试样经金相砂纸磨光后，用氧化镁抛光剂在鹿皮上抛光；浸蚀后，用酒精冲洗吹干。
拉伸试验在Instron 5569万能试验机上进行，拉伸速度为1mm/min，试样的尺寸如图2所示。
2.结果与分析2.1 锻造前后合金的显微组织AZ91镁合金锻造前后的光学显微组织如图3所示。
图中可见，铸态AZ91镁合金的晶粒尺寸较大，如图3(a)所示。
az91d镁合金硬度标准
az91d镁合金硬度标准az91d镁合金是一种常用的镁合金材料，具有较高的强度和较低的密度。
在工业制造、航空航天、汽车工程等领域中得到广泛应用。
在使用az91d镁合金的过程中，硬度是一个非常重要的参数，它直接关系到材料的强度和耐磨性能。
为了准确评估az91d镁合金的硬度，就需要制定相应的硬度标准。
目前，国际上对于az91d镁合金硬度的评估主要采用洛氏硬度测试和维氏硬度测试两种方法。
它们分别通过在材料表面施加一定的压力后，测量压痕的尺寸来计算硬度值。
其中，洛氏硬度测试是通过压入金刚石圆锥针尖，测量压痕的深度来评估材料的硬度，而维氏硬度测试则是通过压入直径为1.58mm的钢球，测量压痕的直径来评估硬度。
根据相关标准，az91d镁合金的硬度标准应该在60至120的范围内。
考虑到az91d镁合金的铸造特性和热处理工艺，不同状态下材料的硬度也会有所差异。
一般来说，真空压铸和热处理后的az91d镁合金硬度较高，可达到80至100左右，而未经处理的材料硬度较低，一般在60至80之间。
然而，需要注意的是，硬度只是评估材料抵抗压痕和划痕能力的指标之一，并不能完全代表材料的力学性能。
在实际应用中，还需要综合考虑其他因素，如抗拉强度、延伸率和冲击韧性等。
在评估az91d镁合金的硬度时，应该结合其他性能参数进行综合分析。
总结起来，az91d镁合金的硬度标准一般在60至120之间。
根据材料的不同状态和处理工艺的差异，硬度值也会有所变化。
然而，硬度只是评估材料性能的一个方面，还需要综合考虑其他因素。
通过准确评估az91d镁合金的硬度，可以为其在工业制造和工程应用中提供参考数据和指导，进一步推动该材料的发展和应用。
1. az91d镁合金硬度标准范围根据相关资料，az91d镁合金的硬度标准应该在60至120的范围内。
这个范围能够提供材料在使用过程中抵抗压痕和划痕的能力指标，同时也考虑到了镁合金的特性和工艺处理的影响。
2. 热处理和真空压铸对硬度的影响az91d镁合金经过热处理和真空压铸后，其硬度一般会有所提高。
半固态触变压铸AZ91D镁合金组织与性能的研究的开题报告
半固态触变压铸AZ91D镁合金组织与性能的研究的开题报告一、研究背景与意义随着轻量化技术的迅速发展，轻合金材料在汽车、航空航天、电子等领域得到了广泛应用。
其中，镁合金由于具有轻质、高强、耐腐蚀性好等优点，成为了轻量化领域的热门材料之一。
然而，固化过程中会出现缩孔、热裂等问题，对铸件的完整性和质量产生不利影响。
因此，在解决热处理时产生的问题方面，半固态铸造技术正在成为一种备受关注的技术。
半固态触变压铸技术具有高生产效率、低成本、铸造质量优异等优点，特别适用于生产轻质铸件。
二、研究内容及拟解决的问题本文将以AZ91D镁合金为研究对象，通过半固态触变压铸技术，控制材料的变形、温度等工艺参数，以期获得高强度、高塑性、低收缩率的铸件。
同时，本文还将研究半固态铸造过程中的组织演变规律、力学性能和断口形貌等问题，并进一步分析半固态触变压铸AZ91D镁合金的可行性和其未来的应用前景。
三、研究方法本文将采用实验方法，首先将AZ91D镁合金加热到固态和半固态状态，并通过触变压铸的方式制备铸件。
然后，分别进行金相、显微组织分析、力学性能测试和断口形貌分析，并将结果与常规铸造方式（如重力铸造、低压铸造等）进行对比分析。
最后，结合实验结果，探讨半固态触变压铸AZ91D镁合金的优缺点和未来的应用前景。
四、研究计划及预期成果本文的研究计划分为三个阶段。
第一阶段：通过材料选用和实验设计，确定半固态触变压铸工艺参数和试验方案。
第二阶段：采用实验与分析相结合的方法，研究半固态触变压铸AZ91D镁合金的组织演变规律和力学性能，并分析其断口形貌。
第三阶段：总结实验结果，探讨半固态触变压铸AZ91D镁合金的优缺点和应用前景。
预期成果为：对半固态触变压铸AZ91D镁合金进行深入探究，为轻量化材料的研究提供新的思路和方法，并为优化半固态铸造工艺提供理论和实验依据。
4理对AZ91D镁合金挤压管件组织和性能影响
表２ ＡＺ９１Ｄ镁合金圆筒坯料和试验用的管件的热处理工艺厦力学性能
Ｔａｂｌｅ ２ Ｈ∞ｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｌｓ ｐｒｏｃ§ｓｅｓ ａｎｄ ｍｅｄｕｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＡＺ９１Ｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｂｌａｎｋ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ ｔｕｂｅ
试样编号 坯料处理工艺
管件处理工艺
３ 结诊
效的综合力学性能比固溶水冷时效的好。
．…套誓曼兰喜望？竺，慧乒些苎！，璺：夏同鉴妻孥
料挤压出的管件经过固溶水冷后的组织中第二相的分 布较空冷的组织更加的细小，均匀弥散，管件力学性能
盖亍鼍墨义，包春玲，宋鸿武，刘正，于海朋提高。四。。镁
。。合金挤ｊ落件力学性战的研究［Ｊ：．轻合金加１一技术，
２００５，（９）：３１－３２．
挤压管材的力学性能不理想，影响了其在丁业上的应 用，因此研究提高镁合金挤压管材力学性能具有十分 重要的意义。目前，除通过对挤压工艺优化外，还可以
表１ ＡＺｇｌＤ锤台金化学成分（质量分数，％） Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｏｍｐｏｄｔｉｏｎ ｏｆ ＡＺｇｌＤ
ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ（ｗｔ％）
（３）两种循环热处理工艺都细化了，原始组织，使
Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ Ｇｒａｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｙ Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ
原有的共晶团结构消失，第二相（也Ｓｉ。）更加均匀。
参考文献： ［１］Ｋｉｒｉｈａｒａ Ｓ，Ｔｏｍｏｔａ Ｙ，Ｔｓｕｊｉｍｏｔｏ Ｔ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉ／Ｔｉ５Ｓｉ３
篓塞曼｝苎璺曾！粤咎苎翌竺竺竺蓥差竺瞿粤烹＝Ｅ２］誊壶耋芏爹ｉ‰象，焉璧合金的塑性加工技术口Ｌ金
定的影响，特别是坯料经固溶时效的管件，固溶水冷的 ：３］磊蓬磊，ｊ禧安．基属薪压理论与技术［Ｍ：北京：冶金工
AZ91D铸造镁合金的固溶处理与半固态等温处理后组织与性能变化的比较分析
处理中组织演变的过程和机理 ； 为后续镁合金半固态
成形提供理想的非枝晶组织。【 １ １ 】 所 以， 制定 的半固态 等温处理工 艺为 ： （ １ ）在 ５ ２ ０ ￣ Ｃ 分别保 温 １ ０ ｍ ｉ ｎ 、
温处 理对 Ａ Ｚ ９ １ Ｄ 铸 造 镁 合 金 组 织 形 态 和 性 能 的 影 响， 以及 二 者之 间 比较分 析 和联 系 。
为防止镁合金在加热过程 中产生氧化腐蚀 ， 在加 热容器 中放适量 的硫磺 ， 使硫磺燃烧释放 Ｓ Ｏ 从而起 到保护效果 。另外 ， 按照热处理工艺类型和温度分组
１ ． ３ 显 微 金相观 察及 硬 度维 氏测试
作者简介 ： 马睿（ １ ９ ８ ６ 一 ） ， 男， 青海 民和人 ， 助理讲 师， 助理 工程 师 ， 主要从事焊接专业教学和焊接材料及 工艺研 究工作 。
２ ０ １ ３ 年第 ９ 期
ｏ
经 济 市场
浅谈软件设计 的需求分析 与体 系结构
１ ０ ｈ、 １ ６ ｈ、 ２２ ｈ、 ３２ ｈ
另外为 了消除铸件的残余应力及变形镁合金 的冷作
硬化也 可进行退火处理 ， 而且通过 晶粒 细化可以显著 提高镁合金 的强度和塑性 。 在改 良铸造镁合金性能 的 过程中 ， 如何取舍 固溶处理和人工时效是一个值得研
究 的 问题 。 ［ １ １ ４ １ ６ ］
１ ． ２ 半 固态 等温 处理 工艺
传统 的压铸是镁合金液以高速的紊流和弥散状 态填充压铸型腔 ， 使型腔 内的空气在高压下可能会溶
本文采用半 固态等温热处理法对铸造镁合金 中 应用最广泛的 Ａ Ｚ ９ １ Ｄ进行了处理 ，探讨半 固态等温
AZ91D镁合金压铸工艺对表面处理的影响及表面喷涂金属涂层研究中期报告
AZ91D镁合金压铸工艺对表面处理的影响及表面喷
涂金属涂层研究中期报告
该报告主要研究了AZ91D镁合金压铸工艺对表面处理的影响以及表面喷涂金属涂层的情况。
以下是该报告的摘要：
1. 压铸工艺对表面质量的影响：
研究结果表明，AZ91D镁合金压铸后，表面质量会受到一定程度的影响。
具体来说，压铸过程会导致铸件表面出现气孔、裂纹甚至缺陷，表面粗糙度也会增大。
因此，为了获得高质量的镁合金零件，在压铸后需要进行表面处理，以保证零件的性能和外观质量。
2. 表面喷涂金属涂层的情况：
研究表明，使用热喷涂技术，可以在AZ91D镁合金表面形成涂层，提高表面耐磨性和抗腐蚀性。
热喷涂技术包括火焰喷涂、电弧喷涂、高速火焰喷涂等。
在测试中，使用高速火焰喷涂技术喷涂的WC/Co涂层具有较好的性能，表现出较高的硬度、高温耐磨性和抗腐蚀性。
综上所述，该研究重点关注了AZ91D镁合金压铸工艺对表面处理的影响，并探索了表面喷涂金属涂层的可能性。
未来研究将继续深入探究不同表面处理方法的性能和优劣，以支持更广泛的应用。
不同铸造冷却速度下az91镁合金凝固组织与力学性能变化的研究
［39］第6期科研开发不同铸造冷却速度下AZ91镁合金凝固组织与力学性能变化的研究康洪岩（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 黑龙江 哈尔滨 150066）摘要：AZ91镁合金的不同铸造方法在铸造冷却速度上存在明显的差异，会对AZ91镁合金的力学性能以及凝固组织产生不同的影响。
文章选择四种方法，探究了每种铸造方法下AZ91镁合金的凝固组织变化以及力学性能变化情况，系统的总结出彼此的关系，为提升AZ91镁合金铸造质量提供参考。
关键词：铸造冷却速度；AZ91镁合金；凝固组织；力学性能由于AZ91镁合金在我国社会多个生产领域有着广泛的应用，引起了社会关于AZ91镁合金铸造工艺的讨论热，从而发现了当采用不同方法时，AZ91镁合金的凝固组织以及力学性能存在着差异，究其原因在于铸造冷却速度的不同。
而目前对于这一规律并未进行系统的总结，相关研究实证成果也较少，因此，此次研究具有重要的现实意义。
1不同铸造冷却速度下AZ91镁合金凝固组织变化情况本次研究以AZ91镁合金为对象，使用坩埚电阻炉进行熔炼，为了避免出现氧化燃烧情况，熔炼时将覆盖剂均匀的撒在了熔体表面。
当熔体加热温度上升到750℃后，转至精炼，保温20min，并对熔体进行充分搅拌，等待温度下降，在700℃时将拥有不同冷却速度的铸型浇入，得到试棒。
而待温度达到600℃时，浇注砂型、金属型、随炉冷却金属型、水冷金属型四种铸型，并获得试棒。
待试棒冷却后，选择距离其底部位置25mm 处进行取样，通过抛光等多项处理后获得金相样品。
冷却过程中，从四种铸型方法来看，砂型耗时最高、水冷金属型耗时最少，具体来讲砂型的平均冷却速度为1.2（℃·s -1）、金属型为10.6（℃·s -1）、随炉冷却金属型为6.4（℃·s -1）、水冷金属型为16.5（℃·s -1）。
为了对四种铸造冷却速度下镁合金的凝固组织变化情况进行对比，使用显微镜对试样组织情况进行观察，发现AZ91镁合金的大部分微观组织为灰白色基体α-Mg 以及拥有不同形貌的第二相。
压铸镁合金的强度
压铸镁合金的强度
首先，合金成分对压铸镁合金的强度有着决定性的影响。
常用的镁合金包括AZ系列、AM系列等，其中AZ91D是最常用的一种。
经过热处理的AZ91D合金的屈服强度可达到210MPa左右，拉伸强度可达到280MPa以上。
其次，铸造工艺也是影响压铸镁合金强度的重要因素。
合适的浇注温度、压力和速度可以保证合金的均匀性和致密性，从而提高其强度。
此外，压铸过程中还应注意避免气孔、氧化皮等缺陷的产生，以免对强度造成影响。
最后，热处理也可以提高压铸镁合金的强度。
常用的热处理方式包括时效处理、固溶处理等。
其中，时效处理是通过控制合金的温度和时间，使其达到最佳状态，从而提高强度。
固溶处理则是将合金加热至一定温度，使其形成均匀的固溶体，从而提高强度和塑性。
综上所述，合理的合金成分、铸造工艺和热处理可以提高压铸镁合金的强度，为其在工业生产中的广泛应用提供了可靠的基础。
- 1 -。
真空压铸工艺参数对AZ91D合金抗拉强度的影响
orthogonal experiment showed that the vacuum p ressure and the casting p ressure were the most effective p rocess
parameters on the UTS of the vacuum die castings. Systematicexperim ents were carried out w ith a m echanical
真空压铸工艺参数对 AZ91D 合金抗拉强度的影响 胡 泊等
2 试验结果与分析
正交试验的单一因素影响结果见图 6、图 7、图 8。 图 6显示了随着型腔真空压力的下降 ,不同壁厚的铸件 抗拉强度均表现出上升趋势 。并且随着壁厚的增加 ,进 一步降低型腔真空压力 (从 60 kPa到 5 kPa)的作用越 明显 。这是由于厚大部位铸件卷气现象更为容易发生 , 并且局部型腔中保有的气体总量也更多所造成的 。图 7显示了随着铸造压力的增大 ,不同壁厚的铸件抗拉强 度均表现出上升趋势 。并且较薄壁厚的铸件对于进一 步增大铸造压力 (从 44. 7M Pa到 66. 7M Pa)的作用更为 明显 。产生这一现象的原因是较薄的部位凝固较快 ,压 力传达相对更为困难 。
真空压铸是在压铸过程中抽除型腔内气体 ,以消除 或减少压铸件内的气孔和溶解气体 ,提高压铸件的力学 性能和表面质量的一种压铸工艺 。其原理是在压射过
图 1 真空压铸原理示意图
本课题以压铸生产中广泛应用的 AZ91D 镁合金为
收稿日期 : 2007206208 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (50475016) ,新世纪人才支持计划项目 第一作者简介 :胡泊 ,男 , 1981年出生 ,博士研究生 ,清华大学机械工程系 ,教育部先进成形制造重点实验室 ,北京 (100084) ,电话 : 010 - 62789448, E mail: smxiong@ tsinghua. . edu. . cn
AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究
AZ91镁合金定向凝固工艺及组织研究摘要：研究表明：在定向凝固过程中，温度梯度是重要参数之一，代表了定向凝固设备的主要性能指标；温度梯度越高，其定向凝固组织的连续性就越好。
关键词：AZ91镁舍金；定向凝固；显微组织镁合金是在工程应用中密度最低的金属结构材料，具有高比强、高比模、高阻尼、电磁屏蔽以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等特点。
在汽车、电子、航空、航天、国防等领域具有重要的应用价值和广阔应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。
目前镁及镁合金[1]材料的研究已成为世界性的热点。
而定向凝固技术[2]是20世纪60年代发展起来的一种铸造新工艺，它是指在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固熔体中建立起沿特定方向的温度梯度，从而使熔体在型壁上形核后沿着与热流相反方向，按照要求的结晶方向进行凝固，成平行的柱状晶，这种组织具有方向性，沿柱状晶方向的力学性能特别优异。
目前国内在定向凝固方面主要集中在高温合金领域，而对镁合金的定向凝固研究很少。
本实验主要是通过对镁合金进行定向凝固，研究其组织的晶粒结构以及形态，使镁合金的力学性能得到相应的改变与提高。
1.定向凝固原理：定向凝固技术是利用晶体的生长方向与热流方向平行且相反的自然规律，在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着与热流相反的方向，按照要求的结晶取向进行凝固的铸造工艺。
2试验2．1 实验材料本实验采用的是标准工业用AZ9 1镁合金。
其化学成分(质量分数)：9．1％Al，0．81％Zn，0．27％Mn，其它杂质小于0．02％。
2．2 实验设备本文中实验设备为自己设计实验设备，热电偶，氩气瓶，温度测量计，石棉，钢丝。
2．3 试样制备在进行定向凝固前，要制备好用于定向凝固的试样。
本实验中定向凝固试样的规格为Φ80mm-200mm，采取气体保护真空吸铸法制作。
图 1所示为：工艺流程：将试样放入容器中，容器外围用石棉包裹，然后用钢丝固定，起到保温作用，试样在真空和惰性气体保护状态下放入加热炉中并按加热工艺进行加热，到达所要求的温度保温后，开始进行熔炼。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浇铸工艺对 ＡＺ９ １ Ｄ镁合金组 织的影 响
王 瑞 权 ，黄 海 军 ，冯 旭 东 ２，李 明娥
（１．兰 州理 工大 学 材 料科 学与 工程 学院 ， 甘 肃 兰州 ７３００５０； ２河南 理工 大学 材料 科 学与工 程 学院 ， 河 南 焦 作 ４７４００３） 摘 要 ：系统研 究 了冷 却速 率 、浇注 温 度 、浇注 尺寸 等 工 艺对 镁合 金组 织 的影 响 。结果 表 明 ：随着冷 却 速率 的增大 ，合 金凝 固组 织 中的ｐ—Ｍｇ－ Ａｌｌ２相 的 量逐渐 增 多 ，晶粒 逐渐 减小 ； 随着 浇 注温度 的升 高 ，其 铸态 组 织逐渐 钝化 ，由蔷薇状 组 织逐渐 变 成细小 的 等轴 晶 ；随着 浇注 尺 寸的增 大 ，从铸件 边缘 到 中心 的 晶粒 大小 差 别也增 大 ，铸件 中心 晶粒 也依 次增 大 。 关键 词 ：镁合 金 ；冷却速 率 ；浇注 温 度 ；浇 注尺 寸
Ｅ缗ｅｃｔ ｏｆ Ｃ ａｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ Ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｏｆ ＡＺ９ １ Ｄ Ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙ
Ⅵ Ｎ Ｇ Ｒ ｕｉ—ｑｕａｎ１ ７ ＨＵＡＮＧ Ｈａｉ—ｉｕｎ ．ＦＥＮＧ Ｘｕ—ｄｏｎｇ ．ＬＩ Ｍ ｉｎｇ．ｅ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
微 照片 ：图 ５为 （ｐ４５的铸件 上 截取 的横 断面金 相 显微 照 片 ，ａ为边缘 部分 ，ｂ为铸件 中心 区域 ； 图 ６为 （ｐ７０的铸 件上 截取 的横 断面 金相 显微照 片 ，ａ为边缘 部分 ，ｂ为铸件 中部 ，Ｃ为 中心 区 域 （如 图 １所 示 ）。可 以看 出 ，随着 铸件 直径 的 增 大 ，从 边缘 到 中心 的晶粒 大 小 的差 别也 越 大
图 １试样 制备示 意 图
Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍ ａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓａｍ ｐｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
１．３ 晶粒 细化 方法 ＡＺ９１Ｄ镁 合金 铸态 晶粒较粗 大 ，机 械性 能
差 ，限制 了它的应用 。陈体 军 。 等人 的研 究表 明 ，在ＡＺ９１Ｄ镁合 金 中添 ￣ｌｌＡ１一Ｔｉ—Ｂ，可 以显著 细化其 晶粒 ，提 高其 力学性能 。 因此 ，本实验 在镁 合金熔 化后加 入０．３％的Ａｌ—Ｔｉ—Ｂ起细化 作 用 。
Ｌａｎｚｈｏｕ， Ｇａｎｓｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｊｉａｏｚｕｏ，Ｈｅｎａｎ ４５４００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ，ｐｏｕｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｃａｓｔｉｎｇ ｓｉｚｅ ｏｎ ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．ｔｈｅ ａｌｌｏｙ
（如 图 ４Ｎ６）。晶粒从 铸件 边缘 到 中心均 逐渐 长 大 ，但 （ｐ１５铸件 不太 明显 ，晶粒大 小相 对 比较 均匀 ，（ｐ４５和 （ｐ７０的边缘 和 中心 晶粒 相 差较 大 。 在 ｃｐ４５和 （ｐ７０的边缘 区晶粒都 比较 － ￣ｍＪＪ＼，和 （ｐ１５ 的组 织相 接 近都 是 比较 ￣ｍ／Ｊ＼的等轴 晶 ，但 它们 的之 间部位 是 比较粗 大的树 枝 晶 。
× ２００ ｍｍ ． 巾４５ｍｍ × １５０ ｉｎｌｎ， 巾７０ｒａ ｍ × １６０
２３
ｍｍ；然 后从边缘 到 中心 按 图１所示取样 ，分析 料 制成金相 试样 ，用４％的硝 酸腐蚀 ，在ＭＥＦ－３ 微观组 织随直 径改 变时的 变化情况 。最后取 坯 金 相显微镜 上观 察组 织形貌 。
２ 试验 结 果 与 分析
２．１冷却 速率对镁 合金组 织的影 响 图 １所示 为镁合 金在不 同冷 却速率 下铸态
及 再 重熔半 固态 组 织 。从 铸态 组 织看 ，随 着冷 却 速 率 的升 高 ，合 金凝 固 组织 中的Ｊ３－Ｍｇｌ７Ａ１１２ 相 的量逐渐 增 多。在 ０．０５￣Ｃ／Ｓ时 ，ｐ相 的网状组 织 分布有 断 开 ，大 部 分处 于晶界 处 ，只有 少量 位 于枝 晶问 ；在 ０－３￣Ｃ／Ｓ时 ，ｐ相 呈连 续 网状分
ＡＺ９１Ｄ镁 合 金具 有 强度 高 、密 度小 、铸造 性 能好 、资源 丰 富等 优 点 ，广 泛应 用 于航 空 、 航 天 及 汽 车 制 造 等 领 域 ［１－４１。但 未 细化 处 理 的 ＡＺ９１Ｄ镁 合金 中会 出现 粗大 的树 枝 晶 ，严 重损 害 了材 料 的性 能 。 晶粒 分布 ，使组 织 趋 于均 匀 ，减 少偏 析 倾 向 ，从而 具 有更 多性 ＦＩｅ４ ＂阳［艺 上 的优 点 。 因此 ，在镁 合 金 产 品生 产过 程 中 ，晶粒 细 化 处 理 是一 个不 可或缺 的 重要 工艺 川。
表 １ ＡＺ９１Ｄ 镁合 金的化 学成分
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｃｈｅｍ ｉｃａｌ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆＡ Ｚ９ １ Ｄ ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏ
化学成 分 Ａｌ Ｚｎ Ｍｎ Ｓｉ Ｃｕ Ｎｉ Ｆｅ Ｍｇ Ｗｔ％ ８．９２ ０．７５ ０．２ １ ０．１ ０．００３ ０．００２ ０．００５ 余量
布在 晶界 处 ，但数 量有 所增 加 ；铸态 组织 由于 不 平 衡 凝 固 产 生 偏 析 导 致 组 织 不 均 匀 ，在 ０．７℃／Ｓ时 ，主要是 由Ｑ－Ｍｇ和 沿 晶界 网状分布 的 ［３－Ｍｇｌ７Ａ１ｌ２相组 成 ，枝 晶偏析 比较严重 。
在 凝 固过程 中 ，０【一Ｍｇ晶核 首先析 出 ，将 多 余 的Ａｌ原子排 出 ，在凝 固界面前 沿形成 了溶质 富集层 ，形 成“成分过冷 ”，使 原先 的平界 面遭 到破坏 ，形成树 枝 晶。铸 型的冷却 能力愈 强 ， 熔体 中生成 的ｃ【－Ｍｇ品核 数量就 愈多 。同时冷却 速 度快有 利于树 枝 晶发 展 出二次和三 次枝 晶 臂 ，Ｏ【一Ｍｇ枝 晶臂就 愈细化 。此外 ，铸型 的冷 却 速度 愈大 ，０【一Ｍｇ晶体 的生长 速度也 愈快 ，达 到 共 晶温度 时 ，枝 晶间剩 余的富Ａｌ液体就 愈多 ， 最后形 成的 共晶组 织就愈 多 Ｊ。
（ａ）６９０￣Ｃ，铸 态
（ｂ）７０５￣Ｃ，铸 态
（ｃ）７８０￣Ｃ，铸 态
图 ３浇 注 温度对 镁合 金组 织 的影响
Ｆｉｇ＿３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｕｆｉｎｇ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｉｌ ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｍ ｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕ ｒｅ
２－３浇注尺 寸对 镁合 金组 织 的影 响 图 ４为 （ｐ１５的铸 件上 截取 的横 断面 金相 显
组织 。 图 中可 以看 出 ，随 着浇 注 温度 的 升高 ， 其铸 态 组织 逐渐 钝 化 ，由蔷 薇 状组 织 逐渐 变 成 细小 的 等轴 晶 。试 验过 程 中 ，液态 金 属 浇注 到 金属 模 具后 快速 冷 却速 度 很快 ，所 以合 金不 可 能达 到平 衡凝 固。合 金 溶液 由于浇 注 温度 不 同 从 而 导 致过 热度 不 同 ，进而 使 得合 金 液 中 晶粒 的形核 率 和 长大 速 度对 初生 相 的形 貌 产 生较 大 影响 。 另外 ，浇 注 温度 不 同 ，金属 液 在 浇注 系 统 内流动 时粘 度 不 同 ，使液 相 流动 方 式不 同 ， 导 致初 生 相颗 粒 在长 大 过程 中 ，其 周 围液 相 的 溶质 浓 度有 所差 异 ，使得 初 生相 颗 粒 长大 方 式
发 生变 化 。这 些原 因的综 合作 用 最终 使合 金 组 织 中初 生相 颗粒 形貌 呈现 出差 异 ｊ。
合 金 晶粒大 小主 要取 决与熔 体凝 固ｎＩ，－￣９形 核 率 （Ｎ）和 随后 晶粒长 大的 速度（Ｇ），而在一 般 液态 金属 的过 冷范 围 内 ，过冷 度 越大 ，形核 率 （Ｎ）和 长大 速度 （Ｇ）的 比值 （Ｎ／Ｇ）越大 ， 晶粒 越 细小 。但 是 ，在 本 实验条 件 下 ，形核 率 不 仅仅 受过 冷度 的影 响 ，还 受到Ａ１一Ｔｉ—Ｂ细化 剂 产生异 质形核 质 点数量 以及 过热 细化 的影 响 ， 是 几者 共 同作用 的结 果 。温度越 高 ，Ａ１．Ｔｉ—Ｂ分 解 的异 质形核 质 点越 多 ，高温异 质形核 及 过热 细 化的 作用就 大 于低温 过冷 度形 核作 用 ，最终 导 致温 度越 高 晶粒 越细 小 。
ｓｏｌｉｄｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐ—Ｍ ｇ ｌ ７Ａｌ １ ２ ｐｈａｓｅ ｗａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ
ｇｒａｄｕａｌｌｙ；Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｔｓ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｒａｄｕａｌ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ，ｃｈａｎｇｅ ｆｒｏｍ Ｒｏｓｅ．１ｉｋｅ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｍ ａｌｌ ｅｑｕｉａｘｅｄ ｇｒａｉｎｓ；ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｓｔ ｓｉｚｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｄｉｆ．ｆｅｒｅｎｃｅ ｉＳ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｅｄｇｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ， ｇｒａｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｉＳ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ；ｐｏｕｒｉｎｇ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃａｓｔｉｎｇ ｄｉｍ ｅｎｓｉｏｎｓ