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Al-3Ti-3B中间合金细化AZ31镁合金晶粒

来源: 更新日期:2018-07-11 16:58:49

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  镁合金中Mg-Al系合金的应用占较大比例,并以压铸件为主。镁合金的滑移系少、塑性差,变形加工困难。此外,由于Mg-Al系合金的凝固温度范围宽,铸件易产生缩松、缩孔、热裂纹等缺陷。因此,如何通过晶粒细化减少缺陷并进而提高Mg-Al系合金的强度和塑性成为关注的重点。
 
  根据相关公式,晶粒细化可提高铸锭的力学性能,细小的晶粒可改善合金元素的分布状态,在一定程度上减少铸造缺陷。C可以细化Al含量小于3%的Mg-Al合金,却不能细化Al含量大于3%的Mg-Al合金,然而又能细化AZ61、AZ91等含有Mn的Mg-Al合金,其细化机理尚不明确。含C元素的C2Cl6细化效果较好,但会产生有害气体;直接加入Al4C3粉末或含有Al4C3的中间合金成本较高。近来的研究表明,AlN、SiC、TiC、TiB2、AlB2等都能不同程度地细化Mg-Al系合金,其细化机制被称作异质形核细化机制。Ca、Sr、Sb、RE等元素加入到Mg-Al合金熔体中也有细化作用,这种细化机理被称作抑制晶粒长大作用机理。虽然针对Mg-Al系合金细化问题进行了大量的研究,但成熟、可靠且有一定工业应用价值的Mg-Al系合金细化方法仍有待开发。
 
  Al-3Ti-3B合金是铝硅合金的通用细化剂,制备工艺成熟且成本相对较低,但该细化剂对Mg-Al合金的细化行为研究较少。Al-4Ti-5B合金能有效细化AZ31镁合金,细化机理是TiB2的异质形核作用;含有AlB2的Al-4B中间合金能有效细化AZ91镁合金,AlB2能作为Mg的形核基底。在此基础上,现研究同时含有AlB2和TiB2粒子的Al-3Ti-3B合金对铸态AZ31镁合金微观组织的影响,并初步探讨了其细化机理。
 
  Al-3Ti-3B中间合金可有效细化AZ31镁合金的铸态组织,使粗大的树枝晶转变为均匀的等轴晶;加入量为0.4%时取得了最佳的细化效果,平均晶粒尺寸由约300m减小到约50m。TiB2和AlB2均可作为Mg有效的异质形核基底,是促使晶粒细化的主要机制;TiB2在晶界偏聚进一步阻碍Mg晶粒的长大。