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1、Vol50No7Jul.2001铸造FOUNDRY373专题综述镁合金的晶粒细化工艺张世军,黎文献,余琨,谭敦强(中南大学材料科学与工程系,湖南长沙410083)摘要:综述了镁合金晶粒细化的几种工艺方法,如采用加入几种含Zr和C等元素的晶粒细化剂或过热处理细化铸造组织的液态工艺、半固态成形工艺、采用等静道角压(ECAE)或大比率挤压等的铸锭变形工艺、铸造粉末冶金成形工艺。细小等轴的晶粒组织可改善镁合金塑性变形能力,晶粒细化工艺对镁合金的广泛应用起着非常重要的作用。关键词:镁合金;晶粒细化工艺;综述中图分类号:TG2902;TG1462+2文献标识码
2、:A文章编号:10014977(2001)07037303TheGrainRefinementProcessesofMagnesiumAlloysZHANGShijun,LIWenxian,YUKun,TANDunqiang(DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,Hunan,China)Abstract:Inthispaper,thegrainrefinementprocessesofmagnesiumalloysarerev
3、iewed.SuchastheliquidstateprocessesbyusingthegrainrefinercontainingZrandCortheexternalenergybysuperheatingtheliquidmagnesiumalloy,thesemisolidformingprocess,thesolidstateprocessesincludingtheequalchannelangularextrusion(ECAE)ortheextrudingwithahighratio,andthepowdermetallurgyp
4、rocess.Thefineequiaxedcrystalsstructurecouldmaketheformingabilityofmagnesiumalloysbetter.Andthegrainrefinementprocessesofmagnesiumalloysplayasignificantroletothewiderapplicationofmagnesiumalloys.Keywords:magnesiumalloys;grainrefinementprocesses;review镁合金不仅具有重量轻(纯镁的密度为174g/cm3,
5、镁合金的密度为175~190g/cm3)、比强度和比刚度高的特点1,而且还具有优良的阻尼性能、较好的尺寸稳定性和机械加工性能及较低的铸造成本。镁合金已经取代许多锌、铝、铸铁和钢等材料,广泛应用于航空航天、汽车和电子等行业2~4。但是,镁合金密排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差,如何解决这一问题是镁合金应用的关键之一。实践证明:细小等轴的晶粒可改善镁合金的塑性变形能力1,4,因而,镁合金的晶粒细化工艺具有非常重要的意义。常用的镁合金晶粒细化工艺一般分为四种4:液态时加入各种晶粒细化剂或借助外部能量使枝晶破碎,从而细化铸造组织;半固态成形细化晶粒
6、;铸锭变形处理,如等静道角压(ECAE)和大比率挤压等细化变形组织;铸造粉末冶金成形工艺。1液态工艺11添加晶粒细化剂111添加含Zr的晶粒细化剂1937年,人们发现Zr对镁晶粒有明显的细化效果,并开始了对镁及镁合金晶粒细化剂的研究5。从MgZr相图(如图1所示)可以看出:Zr在液态镁中的溶解度很小,发生包晶反应时镁液中仅能溶解约06%Zr(质量百分比),Zr和Mg不形成化合物,凝固时Zr首先以Zr质点的形式析出,(Mg)包在Zr质点外部形成包晶组织。Zr和Mg均为六方晶型,两者的晶格常数很接近(Mg的晶格常数为a=032010-9m,c=0520
7、10-9m;Zr的晶格常数为a=032310-9m,c=051410-9m)6。Zr符合作为晶粒形核核心的尺寸结构相匹配原则,所以Zr能成为(Mg)的结晶核心。当加入的Zr含量大于06%时,镁液中形成的大量Zr弥散质点使晶粒显著细化。但是,Zr的加入量不可能很大,从相图中可以看出,当温度达到900时镁液中仅能溶解07%Zr。此外,溶于基体中的Zr还起到一定的强化作用,故随着Zr含量的增加,合金的收稿日期:20010305收到初稿,20010405收到修订稿。作者简介:张世军(1975-),男,山西阳泉人,硕士研究生,主要从事镁合金晶粒细化的研究。3
8、74Jul.2001FOUNDRYVol50No7间后再降温至浇注温度进行浇注的工艺过程。过热处理对MgAl系合金有明显的
