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脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究

涂序荣

   镁合金作为一种绿色环保合金,近年来在航空工业、汽车工业和电子通讯工业中的应用日益广泛。细化镁合金的凝固组织可以改善镁合金的力学性能,已有的研究结果,利用磁场可以细化合金的凝固组织。本文选用纯Al进行了低压脉冲磁场凝固装置的验证;以ZM5-3%Ca为研究对象,利用自制的低压脉冲磁场装置,研究了磁场下阻燃镁合金的制备工艺、组织及性能,并探讨了脉冲磁场的作用机理。 实验结果表明:低压脉冲磁场对改善纯Al和ZM5-3%Ca镁合金的凝固组织有显著的作用。随着脉冲电压、脉冲频率或铸型预热温度的提高,纯Al凝固组织被细化,试样的缩孔深度逐渐减小,等轴晶的比例逐渐增大;低压脉冲磁场可以显著细化ZM5-3%Ca合金的凝固组织;随着脉冲电压,脉冲频率,浇注温度和模具预热温度的提高,合金的晶粒尺寸逐渐减小,初生相逐渐退化,由发达的树枝晶转变成细小的等轴晶或蔷薇状晶体。对于未经磁场处理的试样,晶粒尺寸随着预热温度的升高而增大,纯Al的凝固组织始终为发达的柱状晶,镁合金的凝固组织始终为发达的树枝晶;与直流脉动磁场相比,脉冲磁场对镁合金凝固组织的细化效果更明显。 低压脉冲磁场对ZM5-3%Ca镁合金的结晶取向产生了影响。在磁场的作用下,ZM5-3%Ca镁合金原有晶面的择优取向受到了抑制,而ZM5-3%Ca镁合金经过长时间的磁场处理,在新的晶面上形成了择优取向。 低压脉冲磁场下制备的镁合金坯料部分重熔后也可以获得初生相为球状或近球状的非枝晶组织半固态合金。脉冲电压、加热温度及等温时间对合金部分重熔过程的组织演化都有影响。 经过磁场处理后,ZM5-3%Ca镁合金拉伸试样的屈服强度和抗拉强度均得到了提高,抗拉强度最大可提高15.7%左右,而其塑性没有得到改善。合金的屈服强度和抗拉强度随着脉冲电压和放电频率的增加而逐渐提高。在半固态压缩时,磁场下制备的非枝晶半固态镁合金试样与常规铸造的半固态镁合金试样相比较,具有良好的触变性能和较低的变形抗力,其变形抗力随着变形温度的升高或变形速率的降低而逐渐减小。变形程度、变形温度及变形速率均影响合金的半固态压缩组织。……   
[关键词]:低压脉冲磁场;ZM5-3%Ca合金;半固态;凝固组织;力学性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌航空大学2010年