復(fù)合場處理對長周期結(jié)構(gòu)增強Mg-Y-Cu合金凝固組織及力學(xué)性能的影響.pdf

1、長周期堆垛有序結(jié)構(gòu)作為鎂合金中一種新的增強相，其在增強鎂合金的室溫和高溫力學(xué)性能等方面具有顯著的效果。鑄態(tài)長周期結(jié)構(gòu)增強的鎂合金由于其粗大的晶粒和長周期結(jié)構(gòu)的不均勻分布導(dǎo)致其力學(xué)性能較差。凝固組織的改善對于提高鎂合金力學(xué)性能起著重要的作用。外場凝固處理法因其對合金液無污染及易于處理等特點，引起了人們的廣泛關(guān)注。單一的物理場已經(jīng)不能滿足凝固技術(shù)的需要，為了更好地實現(xiàn)對金屬熔體的控制，出現(xiàn)了一種新的凝固處理技術(shù)即復(fù)合場處理技術(shù)。本文以長周期

2、結(jié)構(gòu)增強Mg97Y2Cu1合金為研究對象，采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)以及X射線衍射儀(XRD)等，研究了超聲處理、機械振動處理、超聲-機械振動復(fù)合處理、超聲-脈沖磁場復(fù)合處理及機械振動-脈沖磁場復(fù)合處理對Mg97Y2Cu1合金凝固組織和力學(xué)性能的影響，并討論了相關(guān)作用機理，主要研究結(jié)果如下：
　　1)在超聲，機械振動，超聲-機械振動，超聲-脈沖磁場及機械振動-脈沖磁場五種工藝作用下，Mg97Y

3、2Cu1合金的凝固組織及力學(xué)性能均得到了改善；合金的初生相顯著細化，其形態(tài)由發(fā)達的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉牡容S晶或薔薇狀晶體，其第二相分布變得均勻；超聲-脈沖磁場或機械振動-脈沖磁場復(fù)合處理對合金的凝固組織及力學(xué)性能的改善效果好于單一的物理場處理；Mg97Y2Cu1合金力學(xué)性能的變化規(guī)律與其凝固組織的變化規(guī)律基本一致。
　　2）當(dāng)超聲功率在0～900W范圍內(nèi)或處理時間在30~120s范圍內(nèi)，隨著超聲功率或處理時間的增加，合金的凝固組織先

4、細化后粗化，轉(zhuǎn)折點分別為700W和60s；在660～720℃范圍內(nèi)，隨著超聲施振溫度的增加，合金的凝固組織逐漸細化。在0～300V范圍內(nèi)，隨著機械振動振幅電壓的增加，合金的初生相逐漸細化和退化；在機械振動的作用下，在660～750℃范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的增加，合金的晶粒尺寸先降低后有所增加，轉(zhuǎn)折點為720℃；在20~600℃范圍內(nèi)，隨著模具預(yù)熱溫度的增加，合金的晶粒尺寸先升高后有所降低，轉(zhuǎn)折點為400℃。當(dāng)超聲功率為700W，處理時間為

5、60s時，超聲作用下合金的綜合性能最好，其抗拉強度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了23.8％和105%；當(dāng)機械振動的振幅電壓為300V時，機械振動作用下合金的抗拉強度和延伸率較常規(guī)鑄造條件分別提高了84.5%和158%。
　　3)經(jīng)超聲-機械振動復(fù)合處理后，合金元素Y和Cu在晶內(nèi)的含量增加；當(dāng)施振溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi)，隨著施振溫度或模具溫度的提高，超聲-機械振動復(fù)合處理后合金的凝固組織先細化

6、后粗化，轉(zhuǎn)折點分別為720℃和200℃；當(dāng)施振溫度為720℃，模具預(yù)熱溫度為200℃時，超聲-機械振動復(fù)合處理作用下合金的抗拉強度和伸長率最高，分別為172 MPa和8.8%。
　　4)當(dāng)施振溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi)，隨著施振溫度或模具溫度的提高，超聲-脈沖磁場復(fù)合處理后合金的凝固組織先細化后粗化，轉(zhuǎn)折點分別為720℃和200℃；在超聲-脈沖磁場復(fù)合處理條件下，合金的抗拉強度和伸長率較常規(guī)鑄造條

7、件分別提高了30.1％和119.6％；Mg97Y2Cu1合金表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。
　　5)在機械振動-脈沖磁場復(fù)合作用下，當(dāng)放電電壓在0~400V范圍內(nèi)或放電頻率在0~10Hz范圍內(nèi)，隨著放電電壓或放電頻率的增加，合金的晶粒尺寸逐漸減??；當(dāng)澆注溫度在660~750℃范圍內(nèi)或模具溫度在20~600℃范圍內(nèi)，隨著澆注溫度或模具溫度的提高，復(fù)合處理后合金的凝固組織先粗化后細化，轉(zhuǎn)折點分別為690℃和400℃；在機械振動-脈沖磁場復(fù)