挤压铸造工艺与精炼方法对含2%钇AZ91镁合金组织与性能的影响

【摘要】AZ91镁合金是一种优良的铸造镁合金，有比强度高和比刚度高，电磁屏蔽性好等优点，被广泛应用。但是其力学性能差，易腐蚀，耐热性能差，加工时易燃，限制了其进一步应用。因此提高镁合金的力学性能对其的应用尤为重要。挤压铸造是将金属液以低速冲型，并使其在较高的机械压力下成形、凝固，并产生少量的塑性变形的一种净近成形工艺，所以其组织致密，无缩孔、缩松等缺陷。因而挤压铸造是一种有效提高AZ91镁合金综合性能的方法。在稀土Y添加量2%的基础上，通过正交实验，采用拉伸，硬度测试，金相、扫描和能谱及XRD衍射对其分析，研究挤压铸造工艺参数（浇注温度、挤压压力、模具温度和保压时间）和固溶时效对其组织与力学性能的影响。研究结果表明：（1）挤压铸造工艺参数对于含2%YAZ91镁合金的抗拉强度、延伸率和布氏硬度都有影响，其中模具温度影响最大，其次是浇注温度，然后是挤压压力，保压时间影响最小。（2）通过实验结果得出，抗拉强度、延伸率、布氏硬度最高值分别为185.48MPa，5.2%，84.9HB。（3）固溶+时效处理可以大幅提高挤压态2%YAZ91镁合金的抗拉强度，延伸率，但是布氏硬度有所降低。抗拉强度较挤压态提高33.5%，延伸率提高142.3%，布氏硬度降低5.3%。（4）最优工艺下的挤压态晶粒较其它组工艺的更加细小。固溶+时效处理可以消除晶界处粗大的β-Mg17Al12，使晶粒分布更加均匀，同时均匀的析出较挤压态更多的Al2Y相。（5）挤压态的断口有少量的河流状花样，解理台阶也少。固溶时效后的断口有明显的河流状花样，大量的撕裂棱和细小的解理台阶，且还有大量的韧窝均匀分布于断口，断口呈纤维状，组织更加致密，对应宏观有明显的缩颈现象。影响镁合金性能的因素有夹杂和吸H2，然而精炼是去除其有效的方法，本文通过研究不同的精炼方法对含2%YAZ91镁合金组织与性能的影响，得出：（6）对含2%YAZ91镁合金来说，添加精炼剂的性能最优，其次是旋转喷吹Ar，最后是无精炼。（7）固溶时效热处理能提高添加精炼剂和旋转喷吹Ar的挤压态铸件的抗拉强度和伸长率，但布氏硬度有略微的降低。（8）热处理后晶粒比无热处理的晶粒略微增大，但晶粒分布更加均匀，晶界处的β-Mg17All2基本上都溶入基体α-Mg中，并且均匀地析出了Al2Y相；热处理后断口有明显的河流状花样，大量的撕裂棱和细小的解理台阶，组织更加密实。
【作者】李海峰；
【导师】靳玉春；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】挤压工艺参数；AZ91镁合金；固溶+时效；稀土Y；力学性能；显微组织；精炼；

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