论文部分内容阅读
本文以稀土元素Sm和Mg-Al系镁合金中的AZ61为主要研究对象,高能超声作用下原位合成Al2Sm/AZ61耐热镁合金,研究高能超声工艺参数对Al2Sm/AZ61合金的凝固组织、力学性能的影响,讨论超声工艺对Al2Sm颗粒的影响机制和稀土元素Sm在镁合金中的细晶强化机制;以超声时间、超声功率、稀土含量作为变量对实验方案进行正交优化组合,以获得高能超声原位制备 Al2Sm/AZ61合金最佳制备工艺路线与参数。正交实验结果表明:超声原位制备Al2Sm/AZ61合金最佳制备工艺是:在稀土Sm含量为2.0％的AZ61镁合金中施加750W、110s的高能超声,此工艺制备出的Al2Sm/AZ61合金的晶粒最细小,且合金中生成的 Al2Sm增强相颗粒也最细小,均匀分布于熔体中,其室温抗拉强度和伸长率达到399MPa、8%,高温抗拉强度和伸长率达到298MPa、16.5%。研究热处理工艺对Al2Sm/AZ61镁合金硬度的影响,发现经400℃+22h固溶加200℃+20h时效后AZ61-2%Sm-750W合金的显微硬度提高了10%。 探讨了Sm含量对AZ61镁合金的影响,并分析稀土Sm在AZ61中的主要作用。β-Mg17Al12相的大小和数量随着 Sm的含量增加会沿着晶界减少,Al2Sm金属间化合物主要分布在晶界;随着Sm的添加AZ61合金的晶粒尺寸下降,在研究中,AZ61-1Sm具有最小晶粒;合金中Sm的含量为1%时屈服强度和极限拉伸强度有最大值分别为142MPa和215MPa,极限拉伸性能的改善主要归因于晶粒细化、固溶强化、形成了细小的Al2Sm高温强化相,当AZ61中的Sm含量为1.5%时,延伸率最好,然而当Sm含量降低时合金的延伸率进一步提高。 研究了超声对 Al2Sm/AZ61镁合金的影响,分析了高能超声的影响机制。Al2Sm增强相尺寸在无超声处理时约为13μm,而有超声处理时下降到约6μm;高能超声产生1446MPa左右的高压和104K左右的高温,高温、高压所产生的冲击波使得AZ61-2Sm合金中半连续网状的Mg17Al12相熔断、团聚状的 Al2Sm相击碎成细小颗粒状;声流效应产生喷射流的最大流速为2.5m/s,有利于细小的Al2Sm颗粒宏观均匀分散于整个熔体中。