含氮細化劑對AZ31合金顯微組織和性能的影響.pdf

1、細化鎂合金鑄錠組織對提高鎂及其合金綜合性能具有重要的意義。在各種鎂合金鑄態(tài)組織細化方法中，在合金熔體中直接加入晶粒細化劑是最方便可行的細化方法，但是對于目前廣泛應用的Mg-Al系合金還沒有一種穩(wěn)定有效的細化劑。 本文以Mg-Al系鎂合金中重要變形合金AZ31為原始合金，采用光學金相分析(OM)、掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)、X射線衍射分析(XRD)、室溫拉伸性能測試、電化學腐蝕性能測試等試驗和分析方法，首次利用Mg3N

2、2原位生成AlN研究其對AZ31合金組織和性能的影響，為開發(fā)一種以N為關鍵元素的用于Mg-Al系合金的新型細化劑提供一定的試驗基礎和理論依據。 研究結果表明，利用Mg3N2在AZ31合金中原位生成AlN對合金組織有細化作用。加入1wt％Mg3N2并在720℃保溫靜置30min時得到的合金與原始合金相比，其平均晶粒尺寸降低了49％，鑄態(tài)時的抗拉強度和延伸率分別提高了14％和42％；隨著保溫時間延長，平均晶粒尺寸與30min時相比有

3、所增加；細化效果及力學性能優(yōu)于加入0.5wt％Mg3N2的合金。此外，Mg3N2加入AZ31合金后，保溫靜置時間90min時，β-Mg17Al12相的數量減少，形態(tài)也由連續(xù)網狀分布在晶界和枝晶臂間轉變?yōu)椴贿B續(xù)的絮狀和點狀分布。 對含AlN中間合金制備工藝及其對AZ31合金組織和性能的影響的研究表明，在中頻感應真空爐中利用Mg3N2原位生成AlN制備Al-AlN中間合金的工藝合理可行；該工藝制備的Al-AlN中間合金對AZ31合金

4、有細化作用；當中間合金加入量為2％時合金平均晶粒尺寸降低31％，晶粒大小均勻，抗拉強度提高11.8％。鑄態(tài)合金拉伸斷口由細化前沿晶斷裂模式轉變?yōu)檠鼐嗔雅c準解理斷裂混合模式，呈現一定的韌性斷裂特征。自腐蝕電位與AZ31原始合金相比降低，β-Mg17Al12相的減少及其形態(tài)的改變是合金白腐蝕電位降低的主要原因。 利用異質形核理論探討了Mg3N2自生AlN對AZ31合金的細化機理。計算得出AlN與Mg在(0001)密排面的晶格錯配度