论文部分内容阅读
由于Mg-Al-Zn系合金具有良好的强度、塑性和耐腐蚀等综合性能,而且价格较低,因此是最常用的镁合金系列之一。与铸造镁合金相比,变形镁合金的铸造缩孔、热裂等缺陷较少,加工性能和强度也比铸造镁合金高,由于AZ31是目前塑性成形性、力学性能和综合性能等指标最好的一种变形镁合金。论文选取AZ31变形镁合金为研究对象,开展了两种形式的Al-Ti-B对其组织性能影响的研究。首先对软接触电磁连铸法制备的不同Al-5Ti-1B中间合金添加量的AZ31镁合金组织性能进行研究,并与金属型铸造法进行对比,着重对Al-5Ti-1B中间合金对AZ31镁合金的晶粒细化机制进行了探讨。结果表明:在金属型铸造条件下,Al-5Ti-1B中间合金添加量控制在0.5wt.%为佳,此时,合金平均晶粒尺寸达到最小,约为AZ31镁合金平均晶粒尺寸的30%,抗拉强度及延伸率分别达到184MPa和8.14%。与此相比,软接触电磁连铸铸锭（0.5wt.%Al-5Ti-1B）晶粒进一步细化,第二相弥散分布,力学性能进一步提高,抗拉强度和延伸率提高了约18%和122%。AZ31镁合金组织性能的变化主要与第二相的弥散分布以及Al-5Ti-1B中间合金中的自由Ti和TiB2相关。接下来研究了Al-Ti-B混合体系的高温自蔓延反应机制,并对Al-Ti-B混合体系对AZ31镁基复合材料组织性能的影响进行了探讨。通过对Al-Ti-B混合体系标准吉布斯自由能变的计算,结果表明:Al-Ti-B体系中各组元间的反应在热力学上是可行的,而且存在中间相向TiB2转变的可能。但是,差热分析（DTA）却证明除Ti-B二元系外,Al-Ti-B体系各二元组元之间均可以发生反应。在镁基复合材料制备方面,考虑到现有搅拌铸造法制备镁基复合材料的工艺局限性。通过调整TiB2颗粒加入方式、搅拌铸造法工艺参数,获得了TiB2颗粒加入新方法,制备出了高收得率、颗粒分布较均匀、气孔率低的TiB2/AZ31镁基复合材料坯料。同时利用热挤压对搅拌铸造法制备的TiB2/AZ31镁基复合材料进行了变形实验,以期消除其组织固有缺陷并获得颗粒分布均匀的组织。结果表明:热挤压可以有效的细化AZ31镁合金组织,改善增强颗粒分布的均匀性和提高AZ31镁合金与增强颗粒的结合性能;与AZ31镁合金相比,TiB2/AZ31镁基复合材料组织得到了有效的细化,其抗拉强度、硬度和耐磨性都有不同程度的提高。经热挤压后,TiB2/AZ31镁基复合材料力学性能得到进一步提高。当预制块添加量为6wt.%时,复合材料的硬度、抗拉强度和耐磨性分别比挤压后AZ31镁合金增加了63%、25%和20%。