镁合金晶粒细化剂研发现状及展望

第２８卷第４期Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４２００７年８月Ａｕｇ．２００７江西理工大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＪＩＡＮＧＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ收稿日期：２００６－１１－２０基金项目：江西省科技厅工业计划攻关项目（赣财教字［２００６］１８８号）和江西省教育厅科技攻关项目（赣财教［２００４］第１８号）资助．作者简介：黎业生（１９６６－），男，副教授．文章编号：１００７－１２２９（２００７）０４－０００５－０５镁合金晶粒细化剂研发现状及展望黎业生，董定乾，刘赣伟，李洪（江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州３４１０００）摘要：阐述了目前镁合金液态下几种晶粒细化剂如含碳细化剂、硼化系合金细化剂、稀土元素或混合稀土晶粒细化剂、含Ｚｒ元素合金以及其它合金元素如Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｉ等晶粒细化剂的研究现状及最新进展，并对液态下镁合金晶粒细化机理进行分析，针对性提出镁合金细化剂研制的几种思路，对今后的研制方向进行了展望．关键词：镁合金；晶粒细化剂；细化机理中图分类号：ＴＦ８２２文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌＰｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｅｒｓｉｎＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓＬＩＹｅ－ｓｈｅｎｇ，ＤＯＮＧＤｉｎｇ－ｑｉａｎ，ＬＩＵＧａｎ－ｗｅｉ，ＬＩＨｏｎｇ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇａｎｚｈｏｕ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃａｒｂｏｎｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＡｌ－Ｔｉ－Ｂｍａｓｔｅｒａｌｌｏｙ，ｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓａｌｌｏｙ，ｚｉｒｃｏｎｉｕｍａｌｌｏｙａｎｄｏｔｈｅｒａｌｌｏｙｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｃｈａｓＳｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔｉ，ｅｔｃａｒｅｓｔａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｅｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｒｅｆｉｎｅｒｓｉｎａｓ－ｃａｓｔｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｅｖｅｒａｌｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｗａｙｓｏｆｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ；ｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｒｓ；ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ镁合金是密排六方晶体结构，室温下只有３个独立的滑移系，合金的塑性变形能力较差，其晶粒大小对机械性能影响十分显著．镁合金结晶温度范围较宽，热导率较低，体收缩较大，晶粒粗化倾向严重，凝固过程中易产生缩松、热裂等缺陷；细小的晶粒有助于减少缩松、减小第二相的大小和改善铸造缺陷；镁合金晶粒细化能缩短晶间相（Ｍｇ１７Ａｌ１２）固溶所需的扩散距离，提高热处理效率；此外，细小的晶粒还有助于改善镁合金的耐腐蚀性能和加工性能［１］．镁及镁合金液态熔体采用细化技术对提高镁合金综合性能有更突出的作用，目前镁合金晶粒细化剂的研发倍受人们关注．１镁铝合金的几种晶粒细化剂技术１．１含碳剂变质法碳质孕育法是细化Ｍｇ－Ａｌ系合金较成功的晶粒细化技术．尽管Ｚｒ对纯镁有强烈的细化作用，但含铝的Ｍｇ－Ａｌ系合金不能用Ｚｒ来细化晶粒，因为Ｚｒ和Ａｌ易形成稳定的化合物Ａｌ３Ｚｒ，Ａｌ３Ｚｒ为体心正方型（ＢＣＣ）结构，其晶格常数与α－Ｍｇ晶格常数相差很大（见表１），形成Ａｌ３Ｚｒ将造成合金中Ａｌ和Ｚｒ的损失．通常在镁铝系合金熔体中加入含碳的化合物来细化晶粒，基本要求是合金的铝含量应＞０．５％，同时对细化晶粒有遏止作用的元素（如Ｚｒ、Ｂｅ、Ｔｉ和少数稀土元素）应不含或含量控制在规定范围内［１－２］．尽管加含碳剂变质法机理还在探讨中，大多数学者认为其细化晶粒的机理可能是通过加入含碳剂形成大量弥散的Ａｌ４Ｃ３质点，但也有学者提出分子式可能为Ａｌ２ＯＣ［３］，氧原子的引入还存在争论；目前普遍被认可的是形成化合物Ａｌ４Ｃ３．Ａｌ４Ｃ３为高熔点、高稳定性化合物，其在镁液中以固态质点形式存在，且Ａｌ４Ｃ３与α（Ｍｇ）均为六方晶型，两者晶格常数相近，见表１；根据结晶共格理论［４］，晶格常数错配度小于９％即可作为细化晶核，而Ａｌ４Ｃ３与α－Ｍｇ晶格常数错配度约为４％，故Ａｌ４Ｃ３可作为α－Ｍｇ原子结晶的非均匀异质晶核，促进结晶，提高形核率，因而大量弥散的Ａｌ４Ｃ３使Ｍｇ晶粒细化．目前，普遍采用的含碳细化剂有ＣＯ２、乙炔、天燃气、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、固体石蜡、粒状石墨、灯黑、Ｃ２Ｃｌ６、六氯苯等［５］．其碳质的引入方法及反应原理有如下几种：①利用碳酸盐系引入，其原理是利用镁液中的碳化物（如ＭｇＣＯ３或ＣａＣＯ３等）在高温下分解并发生下列反应：ＭｇＣＯ３ＭｇＯ＋ＣＯ２和２Ｍｇ＋ＣＯ２２ＭｇＯ＋Ｃ，新生的Ｃ原子与Ａｌ化合（３Ｃ＋４ＡｌＡｌ４Ｃ３）来形成大量弥散的Ａｌ４Ｃ３质点，呈悬浮状态并在凝固过程中充当形核基底．其加入量为合金熔体质量的（０．５％－０．６％），熔体温度为１０３３－１０５３Ｋ，变质处理时间为５－８ｍｉｎ［６］．②通入气体如乙炔、烷气、炔气、天然气等，其反应式为ｍＡｌ＋ＣｍＨｎｍ／３Ａｌ４Ｃ３＋ｎ／２Ｈ２，生成Ａｌ４Ｃ３．③利用Ｃ２Ｃｌ６等去渣剂、精炼剂细化，其反应式为２／３Ｃ２Ｃｌ６＋７Ａｌ３ＡｌＣｌ３＋Ａｌ４Ｃ３，生成Ａｌ４Ｃ３．Ｑ．Ｌ．Ｊｉｎ等［７］开展了Ｃ２Ｃｌ６对ＡＺ３１合金晶粒细化效果的研究，变质处理后晶粒尺寸由２８０μｍ下降到１２０μｍ，并提出可能形成了分子式为Ａｌ－Ｃ－Ｏ的质点作为晶核核心．④利用Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金中起晶粒细化作用的Ａｌ４Ｃ３和ＴｉＣ复合相，其基本原理是加入Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金后，ＴｉＣ将逐渐分散开，形成单独的ＴｉＣ颗粒或者由数个颗粒组成的小团簇，由于晶体结构相似，表面覆盖着Ａｌ４Ｃ３相的ＴｉＣ的颗粒可以直接作为镁合金非均质形核的核心，为α－Ｍｇ的生长提供衬底．研究也表明，改善Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金制备工艺，提高Ａｌ４Ｃ３比例，减小ＴｉＣ颗粒尺寸，细化效果将会更好［８］．⑤配制Ｍｇ－Ａｌ－Ｃ中间合金作为细化剂，主要也是利用合金中生成的Ａｌ４Ｃ３，此方法目前尚在开发之中．近年来还有研究表明：石蜡－氟石－碳混合物，以氩气为载体脉冲喷纯石墨粉以及Ａｌ４Ｃ３、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ颗粒均具有良好的晶粒细化效果［９－１０］，其晶格常数参量见表１．还有学者研究了含碳、硼元素复合添加剂的Ｍｇ－（６％－９％）Ａｌ合金的显微组织和力学性能的影响，试验结果表明：合金的抗拉强度明显增加与铝的固溶强化、第二相强化以及碳、硼的晶粒细化作用有关；而合金的伸长率随着Ａｌ的增加而基本不变的主要原因是碳、硼的晶粒细化作用［１１］．１．２硼化系合金变质法如Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ、Ｔｉ－Ｂ等细化技术Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ中间合金对镁铝系的细化［１２－１３］是利用Ｔｉ、Ａｌ与Ｂ形成的第二相ＴｉＢ２和ＡｌＢ２，ＴｉＢ２（密度为４．４ｇ／ｃｍ３，熔点为２９８０℃）和ＡｌＢ２（熔点为９８０℃）均为密排六方结构的高熔点化合物，且它们的晶格常数与α－Ｍｇ相近，ＴｉＢ２、ＡｌＢ２错配度分别为５．６％和６．２％（见表１），基本满足了共格对应的错配度条件，可作为α－Ｍｇ良好的异质核心，从而使α－Ｍｇ晶粒细化，但细化剂加入量不能超过０．３％．而Ｔｉ－Ｂ系熔剂中同时含有Ｔｉ和Ｂ两种细化晶粒作用很强的元素，它们在镁铝系（含Ａｌ＞５％）的合金液中形成有效的形核质点ＴｉＡｌ３、ＴｉＢ２和偏析能力良好的溶质，根据Ｊｏｈｎｓｏｎ的溶质晶粒细化理论，有效的形核质点和偏析能力良好的表１部分形核质点的晶格结构、晶格参数和部分相关熔点及与镁的计算晶格失配度ＮａｍｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬａｔｔｉｃｅＰａｒａｍｅｔｅｒ／ｎｍＤｉｓｒｅｇｉｓｔｒｙ／％Ｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ／℃α－ＭｇＨ．Ｐ．Ｃａ＝０．３２０３０ｃ＝０．５２００２Ａｌ３ＺｒＢ．Ｃ．Ｃａ＝４．１３５０ｃ＝１６．９３０Ａｌ４Ｃ３Ｈ．Ｐ．Ｃａ＝０．３３３１０ｃ＝０．４９９００３．８１３０８Ａｌ２ＯＣＨ．Ｐ．Ｃａ＝０．３１７ｃ＝０．５０７８０．９ＡｌＮＨ．Ｐ．Ｃａ＝０．３１ｃ＝０．４９７３．４ＴｉＢ２Ｈ．Ｐ．Ｃａ＝０．３０３２ｃ＝０．３２３１５．６２９８０ＡｌＢ２Ｈ．Ｐ．Ｃａ＝０．３００３ｃ＝０．３２５１６．２９８０ＺｒＨ．Ｐ．Ｃａ＝０．３２３ｃ＝０．５１４０．９１８５５ＳｉＣＣｕｂｉｃ（ＺｎＳ）ａ＝０．４３５４ＴｉＣＣｕｂｉｃ（ＮａＣｌ）ａ＝０．３０３４．８江西理工大学学报２００７年８月６溶质是晶粒细化过程必不可少的两个因素［１］，故能起到晶粒细化作用．国内有研究人员［１４－１５］试制了Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ系的Ａｌ５ＴｉＢ、Ａｌ３Ｔｉ４Ｂ、Ａｌ３Ｔｉ３Ｂ等几种晶粒细化剂，并进行了细化晶粒尝试，Ａｌ５ＴｉＢ中间合金中Ｔｉ和Ｂ质量比为５，ＴｉＢ２分子中Ｔｉ与Ｂ的质量比为２．２，熔体中Ｔｉ与Ｂ反应生成ＴｉＢ２相后，熔体中过剩的Ｔｉ与熔体中Ａｌ生成ＴｉＡｌ３相，而ＴｉＡｌ３属于四方结构，对镁合金细化及性能不利；而Ａｌ３Ｔｉ４Ｂ中间合金的Ｔｉ和Ｂ质量比为０．７５，熔体中生成ＴｉＢ２相后，剩余的Ｂ原子与Ａｌ反应生成ＡｌＢ２相及ＴｉＢ２相，两种高熔点化合物以固态质点形式存在．在ＡＺ９１Ｄ合金中加０．３％的Ａｌ３Ｔｉ３Ｂ中间合金后，共晶体（α＋Ｍｇ１７Ａｌ１２）形貌发生改变且变得不连续，共晶体尺寸减小，晶粒尺寸由原来的约２６０μｍ减小至１００μｍ．ＴｉＢ２先作为ＡｌＢ２的形核核心，使得ＡｌＢ２相的形核效果更好［１６］．２合金元素对镁合金的细化作用２．１稀土元素或混合稀土元素许多稀土元素对镁合金的沉淀行为影响目前还不清楚．α－Ｍｇ能与某些稀土元素如Ｃｅ、Ｎｄ和Ｌａ等形成固溶体，其富镁区为低熔点简单共晶，并在晶界处形成网络，抑制缩孔的形成．混合稀土Ｌａ使ＡＺ９１Ｄ晶粒细化，主要是通过减小镁合金的二次枝晶间距而使晶粒细化．稀土对镁铝合金定向凝固过程的影响使平面界面失稳，促进平面→胞状→树枝状凝固生长方式转变，并使合金的二次枝晶间距减小［１７］．如果稀土作为镁合金的主要合金元素，通常形成共晶反应，稀土元素Ｙ和Ｎｄ均能细化ＺＫ６０合金的铸态组织．根据凝固原理及Ｍｇ－Ｙ、Ｍｇ－Ｎｄ相图［１８］可知，溶质元素Ｙ、Ｎｄ平衡分配系数Ｋ＜１，因此Ｙ、Ｎｄ原子被排挤到固溶界面附近，富集在结晶的α－Ｍｇ表面，随着凝固过程的进行它会阻止晶粒的进一步长大；在ＺＫ６０合金中加入Ｙ、Ｎｄ会导致固／液界面前沿产生成分过冷，使得形核率提高且大于长大速率，从而细化晶粒．在ＡＭ５０镁合金复合添加少量稀土Ｙ和Ｃｅ，可获得比单一加入Ｙ或Ｃｅ更细化的合金组织；可获得比ＡＭ５０镁合金和单一加入Ｙ或Ｃｅ的稀土镁合金更高的室温和高温力学性能［１９］．有人研究了稀土Ｙ、Ｃｅ和Ｓｉ的综合作用对ＡＺ９１镁合金铸态组织的影响，结果表明，稀土Ｙ、Ｃｅ和Ｓｉ的综合作用，可以显著地细化α－Ｍｇ相基体晶粒，并使Ｍｇ１７Ａｌ１２相数量减少，以球块状弥散分布；还可以明显地细化Ｍｇ２Ｓｉ相，促进Ｍｇ２Ｓｉ相以短棒状弥散分布［２０］．张继东研究了Ｙ对Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ系合金有明显细化作用，以Ｍｇ２４Ｙ５相形式存在于晶界处．富Ｃｅ混合稀土加入镁合金中，在晶界生成高熔点化合物Ｍｇ１２Ｃｅ，对晶粒起到钉扎作用．Ｍｇ－Ａｌ系ＡＺ６１中添加稀土元素后，β相变小、变细，铸态组织细化；大部分Ｃｅ与铝结合生成高熔点、高热稳定的稀土相Ａｌ４Ｃｅ，并能有效地阻碍晶粒或亚晶粒长大［２１］．稀土元素对含铝和不含铝镁的合金都有强烈的细化作用，作者认为研制含稀土的中间合金作为细化剂应该是一条镁合金晶粒细化技术的新思路，但目前稀土元素的细化机理还有待深入的研究．２．２Ｃａ、Ｔｉ、Ｓｂ、Ｍｎ等对镁合金晶粒细化Ｃａ元素对纯镁及镁合金有明显细化晶粒的作用．有研究表明［２２］，纯镁中添加少量的Ｃａ能显著改善纯镁的晶粒尺寸及形状；在加入量低于０．４％时，随加入量的增加纯镁柱状晶的长度减小、宽度变窄，直至变成细小的等轴晶，当Ｃａ含量约为０．４％时，晶粒尺寸达到２７０μｍ的稳定水平．而Ｃａ除对镁合金系Ｍｇ－Ｚｎ－Ｚｒ和Ｍｇ－ＲＥ－Ｚｒ等含Ｚｒ合金有晶粒细化效果外，对ＡＺ９１、ＡＳ２１、ＳＡ４１镁合金基体及第二相细化效果也十分显著．如ＡＺ９１Ｄ合金中加入＜２％的Ｃａ时，晶界上β相（Ｍｇ１７Ａｌｌ２，熔点为４３７℃）明显减少，并有新相Ａｌ２Ｃａ（熔点为１０７９℃）生成；在合金液凝固过程中，Ａｌ２Ｃａ优先于Ｍｇ１７Ａｌｌ２开始形成，率先形成的Ａｌ２Ｃａ相能够阻止凝固和冷却后期晶粒长大，从而使合金组织细化［２３］．还有人研究了向ＡＺ９１镁合金中加入具有阻燃作用的合金元素Ｃａ和Ｙ，研究了单独加入Ｃａ和同时加入Ｃａ、Ｙ对ＡＺ９１合金铸态显微组织和力学性能的影响．结果表明：向ＡＺ９１合金中单独加入Ｃａ可使该合金的铸态组织明显细化，当Ｃａ含量大于１％时，合金铸态组织中生成了Ａｌ２Ｃａ新相，使该合金的抗拉强度得到提高．在此基础上加入少量的Ｙ（０．１０％－０．５０％）（质量分数，下同）可使合金的铸态组织进一步细化，该合金的抗拉强度随Ｙ含量的增加先提高后降低［２４］．近年来，Ｃａ元素成为镁合金细化晶粒研究较热的合金元素之一．Ｔｉ可细化ＡＺ９１镁合金的晶粒，基本上消除沿晶界分布的粗大Ｍｇ１７Ａｌ１２相，使其由半连续的骨骼网状分布逐渐转变成断续的条状和颗粒状，尺寸逐渐减小，但加入量应不超过０．１％［２５］．Ｓｂ能细化Ｍｇ－Ｓｉ系合金晶粒，并改善Ｍｇ２Ｓｉ相的形态，由粗大的汉字形颗粒变为细小的多变形颗粒，尤其是Ｓｂ与混合稀土一起使用黎业生等：镁合金晶粒细化剂研发现状及展望第２８卷第４期７时，其细化效果比加适量Ｃａ更显著．但Ｓｂ在镁中的溶解度很小，形成熔点较高的Ｍｇ３Ｓｂ２（熔点为１２２８℃），合金凝固时该相分布在晶界上，并作为形核的基底而起到细化晶粒作用．Ｍｎ可以细化晶粒和去除杂质如Ｆｅ及其它重金属元素，通常与稀土元素混合使用；Ｍｎ在镁铝系合金中生成ＡｌＭｎＦｅ化合物，此化合物沉入熔体渣中具有降气作用［２６］．２．３含Ｚｒ元素中间合金的晶粒细化剂含Ｚｒ中间合金对Ｍｇ－Ｚｎ系、Ｍｇ－ＲＥ系、Ｍｇ－Ｙ系、Ｍｇ－Ａｇ系和Ｍｇ－Ｃａ系合金有明显的晶粒细化作用，这也是目前熔炼不含铝元素镁合金常用的晶粒细化剂．目前Ｚｒ对Ｍｇ合金细化的机理有下面一些争论［２６］：大多数人认为主要是由于Ｚｒ的晶体结构（见表１）与Ｍｇ同为密排六方晶型，且两者晶格常数相近，晶格错配度为０．９％，在６４５℃下Ｍｇ－Ｚｒ发生包晶反应，α－Ｚｒ质点成为α－Ｍｇ的非均匀结晶核心．根据Ｍｇ－Ｚｒ二元合金相图［２７］，当温度达到９００℃时，Ｚｒ在Ｍｇ中的溶解度仍不到０．７％，Ｚｒ和Ｍｇ不形成化合物．Ｓａｕｅｒｗａｌｄ认为，只有浇注时溶解于镁液中的那部分锆才具有晶粒细化作用．Ｅｍｌｅｇ提出，在包晶温度下Ｚｒ粒子从熔体中分离出来并与镁液反应生成富锆的镁基固溶体，同时指出在包晶温度附近形成的富锆粒子具有促进熔体形核的作用．Ｍ．Ｑｉａｎ［２８］等认为Ｍｇ－Ｚｒ系合金的晶粒细化效果主要源于固溶于镁中的锆，而没有固溶的那部分锆只有约３０％的晶粒细化作用．但是最近ＬｅｅＹ．Ｃ［２９］等人研究发现，在晶粒显著细化的镁合金中最大含Ｚｒ量只有０．３２％，低于发生包晶反应时０．５６％的含Ｚｒ量，认为此种情况下Ｚｒ很难以异质核心的形式存在，原因可能是由于其抑制晶粒生长的结果．综上所述，不同的镁合金系需采用合适的晶粒细化剂，如表２所示．表２不同晶粒细化剂适用的镁合金种类３结语镁合金铸锭有异晶长大、粗大的柱状晶和扇状晶和冰糖似的断口形貌组织，使铸锭变形加工时难于变形、易开裂，成材率很低，力学性能低下，且铸造镁合金在塑性变形时速率很低，严重影响了工业化生产．对这些问题的解决，使得晶粒细化技术比在其它金属与合金中显得更为突出与重要，镁合金的晶粒细化是镁合金进一步开发应用的技术瓶颈．一方面，镁合金不存在通用可靠的晶粒细化剂，各种不同的晶粒细化方法的使用范围取决于合金系甚至于特定成分的合金；另一方面，对不同合金体系的镁合金其晶粒细化行为理论、晶粒细化剂细化机理还未完全建立起来，因而在生产实践中主要依靠经验方法来细化晶粒，有针对性地研究、制备相对应镁合金系的细化剂尤为重要．今后镁合金晶粒细化剂研制思路是：针对不同镁合金体系，依照结晶形核理论，一是配置两元乃至多元合金细化剂，充分发挥多元复合合金化效应，使细化剂兼有精炼、变质、降气、除杂效果；二是研制开发新型高效、无公害的各种镁合金中间合金及其他类型晶粒细化剂，促进镁合金熔体的非均匀形核，细化镁合金基体组织，使镁合金有良好的强韧性配合，为镁合金的广泛应用奠定基础．参考文献：［１］刘子利，沈以赴，李子全，等．铸造镁合金的晶粒细化技术［Ｊ］．材料科学与工程学报，２００４，２２（１）：１４６－１４９．［２］ＡｖｅｄｅｓｉａｎＭ，Ｍｉｃｈａｅｌ，ＢａｋｅｒＨｕｇｈ．ＭａｇｎｅｓｉｕｍａｎｄＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＡＳＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９９，５３－９７．细化剂合金种类含碳剂（ＣＯ２、乙炔、天燃气、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、固体石蜡、粒状石墨、灯黑、Ｃ２Ｃｌ６、六氯苯Ｍｇ－Ａｌ系ＳｂＭｇ－Ｓｉ系ＭｎＭｇ－Ｍｎ系Ｃａ纯Ｍｇ、Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ系、Ｍｇ－Ａｌ－Ｓｉ系稀土元素（Ｃｅ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｙ、混合稀土）纯Ｍｇ、各种Ｍｇ合金系Ａｌ－Ｔｉ－Ｂ、Ｔｉ－Ｂ、Ａｌ－Ｔｉ－ＣＭｇ－Ａｌ系含Ｚｒ剂（ＺｒＣｌ４、ＺｒＦ４、ＺｒＯ２等）和Ｍｇ－Ｚｒ中间合金纯Ｍｇ、非Ｍｇ－Ａｌ系Ｓｒ纯Ｍｇ、低铝含量Ｍｇ－Ａｌ－Ｘ合金江西理工大学学报２００７年８月８［３］ＴａｍｕｒａＹ，ＫｏｎｏＮ，ＭｏｔｅｇｉＴ，ｅｔａｌ．ＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＣａｓｔｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭｇ－Ｚｒａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪａｐａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬｉｇｈｔＭｅｔａｌｓ，１９９８，４８（４）：１８５－１８９．［４］马图哈．非铁金属的结构与性能［Ｍ］．丁道云译．北京：科技出版社，１９９９．［５］李清华．几种变质剂对镁合金组织和性能的影响［Ｄ］．上海：上海交通大学，２００２．［６］陈振华，严红革，陈吉华，等．镁合金［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．［７］ＪｉｎＱＬ，ＥｏｍＪＰ，ＬｉｍＳＧ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｉｎｇＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａｒｂｏｎＩｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｂｙＣ２Ｃｌ６ＡｄｄｉｔｉｏｎｏｎＡＺ３１ＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍ，２００３，（４１９－４２２）：５８７－５９２．［８］柳延辉，刘相法，李廷斌，等．Ａｌ－Ｔｉ－Ｃ中间合金对Ｍｇ－Ａｌ合金的晶粒细化作用［Ｊ］．中国有色金属学报，２００３，１３（３）：６２２－６２５．［９］ＬｅｅＹＣ，ＤａｈｌｅＡＫ，ＳｔｊｏｈｎＤＨ．ＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍ［Ｒ］．ｉｎ，ＫａｐｌａｎＨ．ｌ．Ｈｒｙｎ．Ｊ，ＣｌｏｗＢ，ＭａｇｎｅｓｉｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０００，Ｎａｓｈｖｉｌｌｅ，Ｔｅｎ－ｎｅｓｓｅｅ，２０００，２１１－２１８．［１０］ＭｏｔｅｇｉＴ，ＹａｎｏＥ，ＴａｍｕｒａＹ，ｅｔａｌ．ＣｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＳｕｐｅｒｈｅａｔ－ＴｒｅａｔｅｄＭｇ－Ａｌ－ＺｎＡｌｌｏｙＣａｓｔｉｎｇ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍ，２０００，３５０－３５１，１９１－１９８．［１１］刘红梅，陈云贵，唐永柏，等．含碳、硼变质的Ｍｇ－Ａｌ合金的显微组织与力学性能［Ｊ］．铸造，２００６，６（１５５）：６１５－６１８．［１２］陈晶阳，关绍康，林敦文，等．Ａｌ３Ｔｉ４Ｂ中间合金对Ｍｇ－７Ａｌ－０．４Ｚｎ－０．２Ｍｎ合金显微组织和性能的影响［Ｊ］．中国有色金属学报，２００５，１５（３）：４７８－４８４．［１３］ＭＡＨｏｎｇ－ｔａｏ，ＬＩＪｉａｎｇ－ｇｕｏ，ＺＨＡＮＧＢａｉ－ｑｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＡｌ－Ｔｉ－ＢＡｌｌｏｙ［Ｊ］．２００１，１１（５）：８０１－８０５．［１４］ＷＡＮＧＹｉｎｇ－ｘｉｎ，ＹＡＮＧＭｉｎｇ－ｓｈａｎ，ＬＩＬｉ－ｍｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＡｌ５ＴｉＢｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＭｇ－８Ｚｎ－４Ａｌ－０．３ＭｎＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＭｅ－ｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，２７（９）：３６－３９．［１５］ＷＡＮＧＹｉｎｇ－ｘｉｎ，ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｑｉａｎｇ，ＧＵＡＮＳｈａｏ－ｋａｎｇ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＡｌ５ＴｉＢｏｎＡｇｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｇ－８Ｚｎ－４Ａｌ－０．３ＭｎＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＴｈｅＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒ－ｎａｌｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ，２００３，１３（６）：１５１４－１５１８．［１６］龚丽勤，李建国，周鹏，等．Ａｌ３Ｔｉ３Ｂ中间合金对ＡＺ９１Ｄ镁合金组织及力学性能的影响［Ｊ］．中国有色金属学报，２００４，１４（１２）：２００３－２００８．［１７］赵浩峰，刘红梅，张永忠，等．镁合金晶粒细化的研究［Ｊ］．轻合金加工技术，２００４，３２（２）：１０－１３．［１８］ＮａｉｒＫＳ，ＭｉｔｔａｌＭＣ．ＲａｒｅＥａｒｔｈｓｉｎＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒＳｃｉＦｏｒｕｍ，１９８８，３０：８９－１０４．［１９］王明星，周宏，王林，等．钇和铈对ＡＭ５０镁合金显微组织和力学性能的影响［Ｊ］．中国稀土学报，２００７，２（２５）：６９－７３．［２０］刘畅，周宏，孙广平，等．稀土Ｙ，Ｃｅ和Ｓｉ对ＡＺ９１镁合金铸态组织的影响［Ｊ］．铸造技术，２００６，５（２７）：４８５－４８８．［２１］周海涛，曾小勤，刘文法，等．稀土铈对ＡＺ６１变形镁合金组织和力学性能的影响［Ｊ］．中国有色金属学报，２００４，１４（１）：９９－１０４．［２２］刘发生，范晓明，王仲范．Ｃａ在铸造镁合金中的作用［Ｊ］．铸造，２００３，５２（４）：２４６－２４８．［２３］樊昱，吴国华，高洪涛，等．Ｃａ对镁合金组织、力学性能和腐蚀的影响［Ｊ］．中国有色金属学报，２００５，１５（２）：２１０－２１５．［２４］程素玲，杨根仓，樊建锋，等．Ｃａ，Ｙ对ＡＺ９１镁合金显微组织和力学性能的影响［Ｊ］，稀有金属材料与工程，２００６，９（３５）：１４００－１４０３．［２５］杨光昱，郝启堂．微量Ｔｉ对ＡＺ９１合金显微组织和性能的影响［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００５，３４（３）：３８０－３８３．［２６］ＲｅｇｅｖＭ，ＢｏｔｓｔｅｉｎＯ，ＢａｍｂｅｒｇｅｒＭ，ｅｔａｌ．ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶｅｒｓｕｓＩｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄＣｒｅｅｐｉｎＡＺ９１ＤＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒＳｃｉ－ＥｎｇＡ，２００１，３０２Ａ：５１－５５．［２７］刘伯操，郎业方，杨长贺，等．铸造手册非合金卷（第２版）［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．［２８］ＱｉａｎＭ，ＳｔＪｏｈｎＤＨ，ＦｒｏｓｔＭＴ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｏｌｕｂｌｅａｎｄＩｎｓｏｌｕｂｌｅＺｉｒｃｏｎｉｕｍｏｎｔｈｅＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏ－ｒｕｍ，２００３，４１９－４２２．［２９］ＬｅｅＹＣ，ＤａｈｌｅＡＫ，ＳｔｊｏｈｎＤＨ．ＴｈｅＲｏｌｅｏｆＳｏｌｕｔｅｉｎＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍ［Ｊ］．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，２０００，３１Ａ（１１）：２８９５－２９０６．黎业生等：镁合金晶粒细化剂研发现状及展望第２８卷第４期９。