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1、 LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY题 目 AZ63镁合金晶粒细化 学生姓名 学 号 专业班级 材控（3）班 指导教师 学 院 材料科学与工程 答辩日期 2012年6月 52 摘 要近年来，随着汽车制造、航空航天、通讯、光学仪器和计算机领域的飞速发展，镁合金作为一种理想的工业材料倍受世人关注，被认为是二十一世纪最具有应用和开发前景的商用轻质材料。镁合金的开发应用，已成为当今材料领域研究的热点，具有巨大的应用潜力，而且半固态成形被认为是镁合金最有发展前途的新型成形技术。然而，铸态镁合金组织比较粗大，严重影响其机械性能，同时影响半固态锭料的组织。对于含铝镁合金，碳孕育
2、是目前最有效的晶粒细化手段。本文从形核和生长的角度探讨了细化机理,研究了MgCO3、SiC对AZ63镁合金微观组织的影响。结果表明：MgCO3和SiC对AZ63镁合金组织都有细化作用。主要机理是细化剂与合金元素反应生成A14C3，A14C3与a-Mg均为六方晶系，且晶格常数相近，因此可作为a-Mg原子的非均质形核的基底，一部分C元素因溶质再分配而富集到晶间，反应生成点状A14C3，对晶粒的生长起到阻碍作用，从而使晶粒细化。另外，SiC加入后，反应生成的Mg2Si对晶粒的生长也起到阻碍作用。AZ63镁合金经过MgCO3、SiC处理后组织明显得到了细化。相比而言，SiC处理的细化效果衰退现象比较弱
3、，且比MgCO3的细化效果稳定，可操作性、可靠性强。关键词: AZ63镁合金；晶粒细化；细化机理；MgCO3 、SiCAbstract In recent years, as automobile manufacture, aviation, communication, optical instrument and the rapid development of the computer field, magnesium alloys as a kind of ideal industrial materials much attention, and is considered the
4、21-st century most has the prospects of the application and development of commercial lightweight materials. For the development and application of magnesium alloy, has become the focus of research material field, has great potential applications, and semi-solid forming is considered the most promis
5、ing new magnesium alloys forming technology. However, as-cast magnesium alloy organization is bulky, the serious influence its mechanical properties, and influence of semi-solid pounds material organization. For including aluminium magnesium alloy, carbon inoculation is one of the most effective mea
6、ns of the grains will be refined. This paper, from the nucleation and growth perspectives detailing the mechanism, the MgCO3, SiC AZ63 magnesium alloys of microstructure influence.The results show that: MgCO3 and SiC AZ63 magnesium alloys of organizations have refined effect. Main mechanism is refin
7、ed agent and alloy element reacts A14C3, A14C3 and a-Mg are six FangJing department, and the lattice constant close, so can be used as a-Mg atomic heterogeneity of nucleation basement, and part of the C element for redistribution and enrichment to solute intergranular, A14C3 pointlike reacts to the
8、growth of grain a side effect, so that the grains will be refined. In addition, SiC join, the reactions that produce Mg2Si grain growth to obstruct the play.AZ63 magnesium alloy after MgCO3, SiC treatment organization refine the obvious. In contrast, SiC processing refined effect recession phenomeno
9、n is weak, and MgCO3 than refined effect stable, the maneuverability is strong, and reliability.Key words: AZ63 magnesium alloy ; Grain refinement ; Refining mechanism; MgCO3 、 SiC目录摘 要iAbstractii第一章 绪论11.1镁合金材料概述11.1.1镁合金性能及应用11.1.2制约镁合金进一步应用的主要因素21.2 镁合金的特点及应用现状21.2.1 镁合金的特点21.2.2 镁合金的分类31.2.3 当今镁
10、合金应用的主要领域41.2.4 镁合金成形方法及存在的问题51.3镁合金晶粒细化61.3.1 非合金化细化晶粒71.3.2 合金化细化晶粒71.3.3镁合金晶粒细化的必要性91.4 本文的研究内容10第2章 MgCO3对AZ63镁合金的晶粒细化效果122.1 实验方法122.1.1 材料122.1.2 实验过程132.1.3 组织观察142.2 实验结果142.2.1 MgCO3添加量对晶粒细化的影响142.2.2晶粒细化机理162.3本章小结18第3章 SiC对AZ63镁合金的晶粒细化效果193.1 实验方法193.1.1 材料193.1.2 实验过程203.1.3 组织观察213.2 实验
11、结果213.2.1 SiC添加量对晶粒细化的影响213.3 细化机理分析233.4本章小结26结 论27参考文献28外文原文及译文32英文文献翻译38致 谢52兰州理工大学本科毕业论文第一章 绪论能源枯竭、资源匮乏、环境恶化越来越成为制约社会可持续发展的主要问题。近几十年特别是新世纪初的几场为获取能源、抢夺资源引发的战争再次表明现有的能源、资源及现存的环境对人口膨胀及人类进一步的需求难以为继，因而开发新能源，寻求替代资源且对环境友好迫在眉睫。对材料而言，积极开发低能耗、环保新材料及新型成形方法刻不容缓。1.1镁合金材料概述自1755年英国人D.Black正式确立了镁的存在，1808年英国化学家
12、H.Davy利用电解汞和氧化镁的混合物制得镁汞齐以来，人类对于镁的认识已经有二百多年的历史，但对其及其合金的大规模的研究及相应的应用却开始于上世纪二十年代。如今，随着科学的发展与技术的进步，镁合金开发及其产品大量应用，在部分领域大有取代工程塑料之势1。然而，由于镁合金自身强度等不足限制了其进一步的应用。1.1.1镁合金性能及应用表 1. 1 镁与其他结构材料的性能比较材料 /g.cm-3E /GPaE/ /Gpa. cm3.g-1 /MPa/ /Gpa. cm3.g-1减震系数 /%铁7.418024.320040027541017铝2.77025.92003503712825塑料1.5215
13、251012.510025050167-镁1.744525.861803001181723060镁的密度小（表 1. 12）造成镁合金最显著的特点就是轻质，其密度为1.751.86g.cm-3,约为铝的64%，钢的23%，是最轻的结构材料，同时镁合金还具有高的比强度、比刚度，这都使得镁合金在航空航天、汽车工业广受青睐。研究3表明航空材料减重能带来可观的经济效益，减轻相同质量带来的燃油费用的节省，商用飞机是汽车的100倍,而这在战斗机上更加可观；在汽车工业上同样十分显著，据推算汽车所用燃油的60%消耗与汽车的自重有关，汽车每减重10%，消耗将减小5%10%，而且燃油的节省换能减小废气排放。因而大
14、量飞机、汽车零部件采用镁合金材料，如飞机座舱舱架、油箱隔板、翼肋、汽车变速箱壳体等。镁合金材料还具有优良的电磁屏蔽性能强，导热及热膨胀系数大，尺寸稳定等特点使其在电子产品领域深受欢迎。除生产笔记本电脑、MD 随身听和数码相机三大用镁合金最多的产品外,还开发出投影机、CD 播放机、电视机外壳、掌上电脑和音响等。随着消费者对时尚的要求越来越高, 镁合金在电子产品的外壳材料上有更加广阔的应用前景。此外，镁合金还具有优异的阻尼系数，减震性能好，这使得采用镁合金部件的自行车更加轻便，更加舒适。美国Lightling4公司生产的F-40自行车其车架为1.4kg，总重量仅4kg，被誉为世界上最快的自行车。1.1.2制约镁合金进一步应用的主要因素虽然对镁合金的研究及应用已取得阶段性成果，但其自身的一些不足仍限制了其进一步的应用，这些不足主要表现在以下方面：（1）强度低，虽然镁合金比强度高，但其自身强度仍不足（表1.1）难以承担大型结构件。（2）耐蚀性差，镁属于活泼元素，易腐蚀、易氧化。因而必须采取措施提高其耐腐蚀性能，这必将增加应用成本。（3）镁合金熔体易污染且易燃，需采取复杂的保护措施。1.2 镁合金的特点及应用现状
