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Mn元素是Mg-Al系合金中最常见的合金元素,其主要目的是消除镁合金中杂质元素Fe的不利影响,但现有研究结果中Mn对Mg-Al合金微观组织的影响存在矛盾。本文以Mg-3Al合金为研究对象,通过改变Mn剂类型,研究Mn对Mg-3Al合金微观组织的影响,进而研究了Mn添加和碳质孕育交互顺序对Mg-3Al合金细化效果的影响。最后,利用热分析技术研究了经不同工艺处理的Mg-3Al合金熔体凝固特性,阐释了晶粒细化效果与熔体凝固特性之间的关系。不同Mn剂类型对Mg-3Al合金晶粒有不同的影响。Mg-10Mn和Al-20Mn中间合金可以细化Mg-3Al合金晶粒,当Mn添加量为0.3%时细化效果最佳。MnCl2对Mg-3Al合金晶粒没有细化作用,反而使晶粒显著粗化。Mn剂为Mg-10Mn和Al-20Mn且Mn添加量为0.3%时合金中形成了Al8Mn5,而添加量为0.5%时形成了Al0.89Mn1.11。而添加MnCl2,Mg-3Al合金中形成的Al-Mn相主要为Al10Mn3。晶体学错配度计算结果表明,Al8Mn5能充当Mg-3Al合金的异质形核核心,但效果一般,而Al0.89Mn1.11和Al10Mn3不能作为Mg-3Al合金的异质形核核心,由于形成Al10Mn3时消耗了更多的Al,导致添加MnCl2时Mg-3Al合金晶粒明显粗化。Mn对Mg-3Al合金碳质孕育细化效果的影响与Mn添加和碳质孕育处理的顺序相关。当往合金中先添加Mn再进行碳质孕育处理时,合金熔体中主要存在Al-C-O颗粒、Al-(C)-Mn相表面包覆Al-C-O相的双相结构颗粒,晶粒细化良好;先进行碳质孕育处理再添加Mn,合金熔体中主要存在Al-(C)-Mn相表面包覆Al-C-O相的双相结构颗粒和Al-C-Mn单相颗粒,Al-C-Mn单相无法充当异质形核核心,晶粒发生明显粗化。该现象的产生与Mn添加剂的种类无关。碳质孕育能明显细化Mg-3Al和Mg-3Al-0.3Mn合金晶粒。随着保温时间的延长,Mg-3Al合金中的碳质晶核具有较好的稳定性,孕育衰退小。而Mg-3Al-0.3Mn合金中碳质晶核稳定性较差,发生明显的孕育衰退。碳质孕育对合金的凝固特性有显著影响。未碳质孕育时,合金凝固过程出现再辉现象,形核过冷度(初始形核温度和最低形核温度之差)较小。碳质孕育保温较短时间时,晶粒细化明显,再辉现象消失,形核过冷度较大。当延长保温时间或调整碳质孕育和Mn合金化顺序导致晶粒粗化时,重新出现再辉现象,形核过冷度降低。在碳和Sr复合孕育条件下,合金晶粒均明显细化,Mn(Fe)添加与碳质孕育顺序对细化效果无明显影响,熔体凝固过程均未出现再辉现象,且形核过冷度值大于仅碳质孕育熔体的形核过冷度。在相同冷却条件下,再辉过冷度和形核过冷度可以反映Mg-Al合金熔体的孕育细化效果。在有效孕育情况下,熔体凝固过程中无明显的再辉现象。形核过冷度与合金的晶粒细化效果成正相关,即熔体凝固过程中的形核过冷度值越大,晶粒细化效果越显著。本文取得的研究成果对于商用镁合金Mn合金化途径选择以及碳质孕育技术在商业镁合金中的推广应用具有一定的参考价值,对镁合金工业生产中将热分析技术用于熔体孕育细化效果炉前快速检测和质量控制具有一定的借鉴价值。