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AZ31是最常用的一种变形镁合金,但是由于强度低、塑性差,耐腐蚀性不理想,其应用范围受到限制。细小的晶粒有助于提高镁合金的力学性能和塑性变形能力,所以镁合金的细化研究受到人们的重视,而C的孕育变质因处理温度低、细化效果显著等因为已成为Mg-Al系合金最重要的晶粒细化技术。但是,目前还没有一种能够在工业上广泛应用的含C细化剂,研究人员对C的作用机理仍有分歧。
本试验选取熔体接触反应法、粉体压块、粉体烧结三种方法制作了含C细化剂,并利用光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)等分析手段,研究了所制细化剂的显微组织特征,系统地分析了几种晶粒细化剂对AZ31及AZ31RE镁合金的β相、针状稀土相和晶粒大小的影响。初步探讨了细化剂的作用机理,并考察了细化剂对镁合金力学性能和耐腐蚀性能的影响。
研究发现,熔体接触反应法所制备的Mg-0.4C和Mg-1.2Al-0.4C合金对AZ31镁合金β相和晶粒大小的作用较小；而粉末压块和粉末烧结法所制Mg-60Al-20C细化剂对AZ31镁合金有明显作用,分别添加此压块和烧结法得到的细化剂后,β相变得弥散细小,并大大细化了合金晶粒,其中粉末烧结细化剂的作用最明显。添加质量分数为0.5％的烧结Mg-60Al-20C细化剂,AZ31镁合金的晶粒尺寸从182μm降为61μm,显微硬度提高幅度超过10％,抗拉强度提高了37.4％,伸长率提高了73.7％,断口形貌为准解理断裂。
添加所制粉末压块和粉末烧结细化剂,AZ31Y合金的第二相更加弥散细小,对针状稀土相作用不明显,而对AZ31La合金的第二相及针状稀土相都作用不明显。两种细化剂对AZ31Y合会的力学性能指标和耐腐蚀能力都有提高,但提高幅度较小。其中添加所粉末烧结细化剂,硬度提高6.8％,抗拉强度提高了7.6％,伸长率提高了5.6％,腐蚀电流密度减小,断口形貌区别不大。