阻燃镁合金的制备及半固态研究

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1、摘要镁合金是目前比重最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度和良好的磁屏蔽性、阻尼性、切削加工性等优点，其应用前景被广泛看好。然而，镁合金在高温易氧化燃烧，这一缺点阻碍了镁合金及其制品的生产发展，合金化阻燃是解决这一问题切实可行的办法。半固态加工技术的发展，为镁合金及其制品的生产发展提供了广阔的前景。本文研究了镁合金在高温下的氧化情况，分析了镁合金高温氧化的动力学条件和热力学条件。研究表明，要实现合金化阻燃必须满足热力学和动力学条件：①生成合金元素氧化物的反应式必须能够正向进行，且生成的氧化物的致密度Tl>l；②满足扩散条件，保证镁合金氧化薄

2、膜中时刻有足够的致密度rl>l的合金元素氧化物。通过向AZ61镁合金中加入1％Y制备出了阻燃效果和力学性能都较好的阻燃镁合金AZ61．1．0％Y。适量的Y对AZ61镁合金有明显的阻燃作用，且能够细化镁合金的微观组织，改善镁合金的力学性能。然而，加入过量的Y会使镁合金晶粒粗化，力学性能变差。利用自行研制开发的新型半固态连续机械搅拌设备制备出了细小、圆整、分布均匀的AZ61．1．0％Y阻燃镁合金半固态浆料。通过分析半固态搅拌温度、搅拌速度、搅拌时间、冷却速度等工艺参数对AZ61．1．0％Y阻燃镁合金半固态组织的影响，得出其最佳制备工艺为在605"C

3、下以500r／min的速度搅拌5min。分析了机械搅拌下镁合金半固态组织形成机理，为镁合金半固态制坯技术的发展提供了一定的理论和实验依据。利用自行设计的重熔电阻炉对制得的AZ61．1．0％Y阻燃镁合金半固态进行了二次加热实验，得到了不同保温温度和保温时间下较理想的重熔半固态球状组织，为镁合金半固态二次加热大发展提供了一定的理论和实验依据。研究表明，AZ61．1．0％Y阻燃镁合金半固态坯料二次加热的适宜温度区间为580℃--600℃，在此温度范围其等温处理温度越高，初生a．Mg相球化速度越快；若等温温度过低或等温时间过短，则无法使AZ61．1．0

4、％Y阻燃镁合金半固态坯料的组织重熔、球化；反之，若等温温度过高或等温处理时间过长，则初生a．Mg形成的球摘要状组织晶粒尺寸会增大、团聚，甚至熔化，在宏观上则表现为强度不够、倒塌甚至液体流失，使得下一步的触变成形无法进行。半固态合金在二次加热时组织的转变过程大致可分为3个阶段：①共晶组织的熔化阶段；②a晶粒的球化阶段；③理论液固成分的平衡阶段。关键词：阻燃镁合金；半固态；微观组织；力学性能；机械搅拌；二次重熔IIABSTRACTABSTRACTAsthelightestmetalstnJcturematerial，Mgalloywaswidely

5、used，becauseofitsllighspecificstrength，highspecificstiffness，goodmagnetic-shieldingability，gooddampingability，andgoodmechanicalproperty．However，Mgalloyispronetooxidationandburningatelevatedtemperature，whichobstructitsapplicationgreatly．Alloyingisakindofpromisingmethodofpreve

6、ntingMgalloyfromburning．Thedevelopmentofsemi-solidtechnologyprovidedwiderprospectforMgalloy．KineticsconditionandthermodynamicconditionofMgalloyoxidationwereanalyzedbystudyingtheoxidationphenomenonofMgalloyatelevatedtemperature．Theresultsshowedthat，realizationofalloyingigniti

7、on—proofmustsatisfykineticsconditionandthermodynamiccondition：03Eqvationinreactedtheoxideofalloyingelementmustbeinpositivedirection,anddensityofoxiderlmustbemorethan1．②Itmustsatisfydiffusionconditiontopossessenoughforegoingoxideofalloyingelementinoxidizedfilmseverytime．Ignit

8、ionproofAZ61一1．0％Ywitllgoodfireretardanteffectsandmechanicalpropertieswaspr