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电磁搅拌工艺对AZ31镁合金铸态组织和性能的影响

作　者: 石大鹏
导　师: 李秋书
学　校: 太原科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ31镁合金交流磁场显微组织力学性能凝固温度
分类号: TG292
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

中国是世界上镁资源最为丰富的国家,菱镁矿已探明储量约占世界的1/4,具有发展镁产业的先天性基础条件。镁合金作为目前实际应用中最轻的金属材料,以其密度小、比强度高等优良的性能在汽车制造业和3C产品领域中倍受关注,镁及镁合金产品的市场应用前景非常广阔。但目前中国镁及镁合金产业的发展与国外同行业相比较还存在较大的差距,资源优势没有很好的转化为技术优势和经济优势。因此,大力发展镁及镁合金产业对中国的可持续发展将具有异常重要的战略意义。本文以目前使用非常广泛的AZ31镁合金为研究对象,在其凝固过程中施加不同的电磁搅拌工艺,研究了在不同电磁场条件作用下AZ31镁合金的微观组织、力学性能及凝固时间的变化规律。采用金相显微镜和X射线衍射仪对在不同磁场作用下AZ31镁合金的凝固组织进行了观察和分析,结果表明:电磁场对AZ31镁合金的影响非常显著。在交流磁场作用下,镁合金晶粒细化效果非常明显,随着磁感应强度的加强(0.1T~0.2T),AZ31镁合金晶粒细化效果越加明显。当磁场旋转方向进行正反交替变化时所得到的AZ31镁合金凝固组织更加细化,与其他时间间隔条件下比较,改变时间间隔为4S时,电磁搅拌对AZ31镁合金晶粒细化效果更好。当磁感应强度到达0.2T,磁场方向改变时间间隔为4S时,AZ31镁合金晶粒细化效果最好,晶内溶质分布更加均匀。力学性能试验结果表明,电磁搅拌作用下,AZ31镁合金的布氏硬度、抗拉强度明显提高,但伸长率变化不大。合金硬度变化具有一定的规律性,随着磁感应强度的加强,合金硬度呈上升趋势,在同一磁感应强度下,磁场旋转方向改变时间间隔为4S时,合金硬度值最高;随着磁感应强度的逐步加强,合金抗拉强度整体上呈上升趋势,当磁场旋转方向进行正反交替变化时,合金的抗拉强度会进一步得到提升;当磁感应强度达到0.2T,磁场旋转方向改变时间间隔为4S时,合金的硬度值82HB以及抗拉强度140.9MPa达到最佳,布氏硬度和抗拉强度增幅分别达到最高的17%和22.1%。采用热分析法,在不同磁场条件作用下,得到了AZ31镁合金的凝固温度曲线,结果表明:施加电磁搅拌能有效缩短合金的凝固时间,当磁场进行正反交替变化时,能进一步缩短合金凝固时间,磁场强度为0.2T时,合金凝固时间相对较短,磁场方向改变时间间隔为6s时达到最大缩短幅度为21.9%。

电磁搅拌工艺对AZ31镁合金铸态组织和性能的影响

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