磁場對長周期結構增強Mg97Y2Cu1合金凝固組織及力學性能的影響.pdf

1、鎂合金作為一種綠色環(huán)保合金，近年來在航空工業(yè)、汽車工業(yè)和電子通訊工業(yè)中的應用日益廣泛。長周期結構增強的鎂合金具有優(yōu)異的室溫和高溫性能，優(yōu)于傳統(tǒng)的商用鎂合金。凝固組織和結晶織構的控制對于提高鎂合金的力學性能起著至關重要作用。在合金凝固過程中施加磁場具有無污染、容易操作、效果顯著等優(yōu)點，受到了人們的高度重視。為提高鑄態(tài)長周期結構增強鎂合金的力學性能，本文以純鎂和Mg97Y2Cu1合金為研究對象，研究了直流磁場、脈沖磁場和直流-脈沖復合磁場對

2、合金凝固組織、結晶取向及力學性能的影響，并探討了磁場下凝固組織及結晶取向變化的機理。研究結果表明：
　　1）在0～1.0T范圍內，隨著直流磁場強度的增加，純鎂的晶粒尺寸逐漸增加；純鎂的結晶織構發(fā)生了變化，其{0002}面織構逐漸減弱，而{10(1)0}面織構逐漸增強；純鎂的鑄態(tài)抗拉強度有所降低，但伸長率顯著提高，其伸長率較無磁場處理的試樣相比最高提高了544％。
　　2）直流磁場處理可以改善Mg97Y2Cu1合金的凝固組織。

3、在0～1.2T范圍內，隨著磁場強度的增加，合金的晶粒尺寸先減小后增大，第二相體積分數先增加后減少，其轉折點均為0.3T。合金{0002}面織構很弱且混亂，而{11(2)0}面織構先加強后減弱，其轉折點為0.9T，{10(1)0}面織構逐漸增強。合金的鑄態(tài)抗拉強度和伸長率總體上逐漸提高；當磁場強度為0.9T時，合金的綜合力學性能最好，其抗拉強度和伸長率較無磁場處理的試樣相比分別提高了96.6％和61.1％。
　　3）脈沖磁場處理可以

4、顯著細化Mg97Y2Cu1合金的初生相，改變第二相的形態(tài)和體積分數，其初生相由發(fā)達的枝晶轉變?yōu)榧毿〉牡容S晶或薔薇狀晶體。在0~0.25T范圍內，隨著磁場強度的提高，合金的初生相逐漸細化，第二相逐漸粗化，其體積分數逐漸增加。在1～5HZ范圍內，脈沖頻率對合金凝固組織的影響較小；當脈沖頻率增加至10Hz時，合金的初生相最為細小，第二相分布最均勻，體積分數最高。磁場處理條件下，當澆注溫度在660～750℃范圍內或模具預熱溫度在20~600℃范

5、圍內，隨著澆注溫度或模具預熱溫度的增加，合金的晶粒尺寸逐漸減小。在脈沖磁場的作用下，合金在(0002)面的結晶取向受到抑制，在(10(1)1)面形成新的結晶取向。隨著磁場強度或脈沖頻率的增加，合金的抗拉強度和伸長率總體上逐漸提高；當磁場強度為0.25T時，合金的抗拉強度和伸長率較常規(guī)鑄造條件分別提高了42.5%和106.0%。
　　4）經復合磁場處理后，Mg97Y2Cu1合金的凝固組織顯著改善，其效果好于單一的直流磁場處理或脈沖磁

6、場處理；合金的初生相轉變?yōu)榧毿〉牡容S晶或薔薇狀晶體，第二相分布變得均勻和連續(xù)，其體積分數有所提高。當磁場強度在0~0.25T范圍內或脈沖頻率在1~10Hz范圍內，隨著磁場強度或脈沖頻率的增加，合金的晶粒尺寸逐漸減小。復合磁場處理條件下，在20～600℃范圍內，隨著模具預熱溫度的增加，合金的晶粒尺寸先減小后有所增大，其轉折點為400℃；在650～750℃范圍內，隨著澆注溫度的增加，合金的晶粒尺寸先增大后減小，其轉折點為720℃。隨著脈沖磁