超声处理对AZ31镁合金组织和性能的影响.pdfVIP

种铸造及有色合金 2010年第 3O卷第 7期 超声处理对 AZ31镁合金组织和性能的影响 赵宇昕 王朝辉 李淑波 杜文博 (北京工业大学材料科 学与工程学院) 摘 要 通过在 AZ31镁合金熔体 中施加超声波 ，研究不 同超声处理功率和施振时间对 AZ31镁合金显微组织和性能的影 响，探讨 了超声波对 AZ31镁合金晶粒细化的作用机理 。结果表 明，超声波在合金液 中的各种效应能够使合金晶粒 明显细 化，晶粒尺寸均匀，提高了AZ31合金的力学性能。超声功率和施振时间都是影响合金组织和性能的重要因素，随着超声功 率的提高，施振时间的延长 ，合金 晶粒细化 明显 ，抗拉强度提高，但 当功率、时间达到一定程度时，晶粒细化趋势下降，抗拉 强度下降。超声功率为 600W ，施振时间为 100S时，晶粒尺寸、AZ31合金抗拉强度最佳。 关键词 AZ31镁合金 ；超声处理 ；显微组织 ；力学性能 中图分类号 TG146．2 2 文献标 志码 A 文章编号 1001—2249(2010)07～0674—04 DOI：10．3870／tzzz．2010．07．031 镁合金具有密度小 、比强度高、阻尼性 能和 电磁屏 调。合金熔体在熔炼和超声处理过程中，熔体温度 、超 蔽性能好等优点，在汽车 、电子 、通讯 、汽车、3C等领域 声处理温度和时间由系统精确控制。 得到了 日益广泛的应用，特别是 Mg—A1合金，已经在工 AZ3l镁合金按 照名义成分 Mg～3AI一1Zn(质量分 业领域得到广泛应用[1]。AZ31镁合金 由于具有较好 数，下同)配料，采用 99．9％的高纯 Mg，置于涂有涂料 的铸造性能和尺寸稳定性而得到广泛应用 ，但是力学性 的不锈钢坩埚 中，用 电阻炉进 行熔炼，每炉合金为 能不高，而细小等轴晶的组织能提高镁合金 的力学性 (1．0_-4-0．1)kg。首先 ，将合金液加热到 760℃并保温， 能，因此找到一种实用有效的工艺来细化镁合金的晶粒 待合金完全熔化后进行搅拌，将搅拌后 的熔体降温到 就显得非常重要。 720℃保温。当合金液在 720℃稳定后 ，将超声处理工 超声波处理方法作为一种高效、无污染 的细 晶技 具头从坩埚顶部深入合金液面下约 20mm进行超声处 术 ，能显著细化金属的凝固组织 。超声波在金属液中传 理。选定超声处理功率分别为 300、600和 900W ，施振 播时 ，液体分子受到周期交变应力场 的作用，产生的声 时间为50、100和 150S。超声处理结束后将合金液静 流、声空化、超声细化等特殊效应对于合金熔炼具有非 置 50S，静置结束后将合金液温度降至 670℃，浇注到 常重要的影响[2]。在镁合金熔炼过程中引入超声波处 预热至 200℃的金属型中。整个熔化过程中，使用 SF 理工艺能够有效地改善组织结构和力学性能，已成为细 的混合气体保护 。为了对 比超声处理对试样的影响，按 化晶粒组织 、提高合金力学性能的有效途径之一。有关 照同样工艺制备 了未经过超声处理 的试样。试验过程 高强超声处理对于 Mg—Ca合金凝固组织 、Mg一9A1二元 中将热 电偶放置在合金液的中心位置 ，以对合金熔液温 镁合金 Mg A1。相形貌及超声波共振对铸锭内部气孔 度进行监测 。 生成的影响等研究结果表明，超声处理工艺能够有效细 化镁合金晶粒，并起到除气除杂 的作用L3]。本课题研 究 了在 AZ31镁合金熔炼过程 中施加超声处理工艺对 合金组织和性能的影响，阐述超声功率 、超声施振时间 对于晶粒细化的影响规律 。 1 材料及试验方法 试验选用 AZ31镁合金作为试验对象 。图 1为超 声处理试验装置示意 图。超声处理系统主要包括额定 图 1 超声处理试验装置示意 图