Mg-Ti-B-Ce合成及對Mg-Al系鎂合金細化效果的研究.pdf

1、鎂合金具有很多優(yōu)點,如密度小,電子屏蔽能力強,阻尼減震性能好,機械加工方便,使其在汽車、電子、航空等領域獲得了越來越廣泛的應用。但鎂合金也存在自身的強度低、脆性大、耐蝕性差和高溫性能差等缺點。研究表明,通過晶粒細化的方法,可以有效改善鎂合金的性能,因此研究鎂合金晶粒細化,對推動鎂合金的應用具有重要意義。
　　 在隔絕空氣的條件下采用粉末原位合成工藝,利用Mg-Ti-B三元體系和Mg-Ti-B-Ce四元體系,分別制備了具有良好界面

2、的Mg-TiB2及Mg-TiB2-Ce中間合金,并利用XRD、SEM和EDS分析了中間合金的物相組成、微觀形貌及微區(qū)成分。Ce的加入可減小中間合金中TiB2顆粒的尺寸并改善其分布。
　　 以目前應用最廣泛的AZ31B、AZ91D鎂合金作為研究對象,選用原位制備的Mg-50％TiB2(本文中間合金中TiB2質(zhì)量分數(shù)均為50％)及Mg-TiB2-X％Ce中間合金為細化劑,研究其對鎂鋁系合金組織的細化作用及性能的影響。此外,研究了Mn

3、、Fe對TiB2在AZ91D合金中的細化效率的影響,并探討了相應的晶粒細化機制。
　　 利用金相顯微鏡、掃描電鏡和能譜分析等手段分析了合金的顯微組織。結(jié)果表明,Mg-TiB2可有效細化AZ31B、AZ91D鎂合金的晶粒。在AZ31B鎂合金中加入時1.8％(Mg-TiB2),晶粒尺寸由370μm減小到154μm。而加入1.2％(Mg-TiB2-10％Ce)時,晶粒進一步減小到147μm。在AZ91D鎂合金中加入1.2％(Mg-Ti

4、B2),晶粒尺寸由278μm減小到147μm。加入1.2％(Mg-TiB2-8％Ce)時,晶粒尺寸減小為52μm。晶粒細化機制可歸結(jié)為:TiB2能夠作為α-Mg的異質(zhì)核心起到細化晶粒作用。稀土Ce除改善中間合金中TiB2的形貌和分布,提高其細化效率外,還能在合金熔體固液界面前沿形成成分過冷,提高TiB2形核率,并阻礙α-Mg晶粒長大。
　　 Mn和Fe對TiB2在AZ91D合金中的細化效率有促進作用。在AZ91D鎂合金中加入0.

5、8％Mn和0.6％TiB2后,平均晶粒尺寸減小為55μm。當加入0.5％Fe和0.6％TiB2后,晶粒減小為28μm。在初生α-Mg晶粒內(nèi)發(fā)現(xiàn)有Ti-B-Al-Mn相,該相可能作為α-Mg異質(zhì)核心,而Fe可能與Al形成富Fe、Mn相作為α-Mg異質(zhì)核心。
　　 由于晶粒的細化,鎂合金的力學性能都有一定程度提高。對AZ31B而言,分別加入1.8％(Mg-TiB2)和1.8％(Mg-TiB2-10％Ce)時,硬度分別達到80.4HB