鎂合金中α-Mg、Mg-,2-Si相的異質(zhì)形核機(jī)制與相關(guān)中間合金研究.pdf

1、本文利用X射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和電子探針顯微分析儀(EPMA)等測(cè)試手段，研究了Si-P、Al-C中間合金分別對(duì)Mg-Si、Mg-Al合金的變質(zhì)和細(xì)化作用，考察了各種工藝參數(shù)對(duì)變質(zhì)和細(xì)化效果的影響，探討了α-Mg、Mg2Si相的異質(zhì)形核機(jī)制。 研究表明，Mg-8Si合金含有性能優(yōu)良的自生Mg2Si增強(qiáng)相，但通常呈現(xiàn)出粗大的樹(shù)枝狀形貌，使合金結(jié)晶組織表現(xiàn)出極不均勻的“三層”特點(diǎn)：即初晶Mg2

2、Si相被α-Mg相包圍，然后被Mg2Si+Mg共晶組織包圍。初生Mg2Si樹(shù)枝晶發(fā)達(dá)，枝晶間夾角為90°，二次枝晶間距17μm左右。其生長(zhǎng)過(guò)程伴隨著溶質(zhì)元素的再分配，需要源源不斷地從液相中吸收Si，使得固-液界面前沿的Si溶質(zhì)濃度不斷下降，晶體生長(zhǎng)由于Si的貧乏而被迫停止。此時(shí)界面前沿的液相幾乎完全被Mg原子占據(jù)，α-Mg相開(kāi)始生核并長(zhǎng)大，形成“暈圈”狀形貌將初生Mg2Si樹(shù)枝晶包圍在中心。最后剩余的液相發(fā)生共晶反應(yīng)，形成連續(xù)分枝的不規(guī)

3、則絲狀或?qū)悠瑺罟簿g2Si相分布在共晶Mg相的連續(xù)基體中。Si-10P中間合金對(duì)Mg-8Si合金的結(jié)晶組織具有顯著的變質(zhì)效果。當(dāng)中間合金加入量為0.5﹪、熔體溫度為800℃時(shí)，變質(zhì)效果最佳。此時(shí)初晶Mg2Si相由發(fā)達(dá)的樹(shù)枝狀轉(zhuǎn)變成細(xì)小的多角顆粒狀，尺寸為10-20μm。在Si-10P中間合金對(duì)Mg-8Si合金的變質(zhì)過(guò)程中，同時(shí)加入0.5﹪Ce可使Mg2Si顆粒的尺寸進(jìn)一步細(xì)化到8μm左右。隨著Mg2Si顆粒形貌的改善和尺寸的細(xì)化，Mg

4、-8Si合金原本極不均勻的“三層”結(jié)晶組織特征變得不明顯，而是形成自生細(xì)小的Mg2Si顆粒增強(qiáng)Mg基復(fù)合材料。Al-C中間合金對(duì)Mg-Al合金中α-Mg具有顯著的晶粒細(xì)化作用。與石墨粉、C2Cl6和MgCO3等含C細(xì)化劑相比，Al-C中間合金不僅細(xì)化效果更加明顯，而且使用過(guò)程安全平穩(wěn)。在800℃條件下，將1﹪Al-C中間合金加入AZ63合金熔體并凝固后，可使α-Mg晶粒尺寸細(xì)化到原來(lái)的1/5左右，同時(shí)晶粒形貌從發(fā)達(dá)的六角對(duì)稱(chēng)樹(shù)枝狀轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>