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巡山小妖精
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2021年02月21日 23:25
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-

2021年2月21日发(作者:安庆师范大学教务系统)



























姓名房立家



学号



年级







2015




学历层次硕士



授课老师马国俊



专业材料学



所在院系机械工程学院







201 5



12



2 7




经过高能球磨随后再结晶退火处理的预制


AZ91


镁合金粉的微观结构演变



摘要



这项研究分析了高能球磨随后再结晶退火处理对预制


AZ91


镁合金粉的


微观结构特征的影响。为此,使用 水平球磨机球磨


14


小时之后得到上述粉末。

< br>然后,


机械球磨粉末在氩气保护下从


200~500


℃范围内再结晶退火处理一小时升


到四小时。


AZ91


粉末微粒溶入它们的


α


-< /p>


镁固溶体机制中,此时高能球磨产生了


β


-Mg


17


Al


12

< br>相。此外,经过高能球磨之后,


α


-

镁相的微晶大小减小到了


25


纳米。


与热处理时间形成对比,


再结晶退火处理的温度对机械球磨的


AZ91


粉末的微观


结构特征有一个显著效果。



1.


前言



近年来镁合金作为一种结构材料受到很大关注,


由于其具有很多优良的性质,


比如低密度,


较高的强度重量比,


良好 的阻尼特性,


卓越的可加工性以及良好的


铸造性能


[1]


。关于镁合金的多数研究和发展都应用在汽车工业方面;由于镁具


有密排六方晶体结构,


室温下的加工性能差,


因此压铸成为镁产品的主要生产路


线


[2,3]




尽管镁产品的市场还在发展,

< br>但是由于镁合金的低刚度和强度,


有很多方面


尚未开发< /p>


[4]


。由于镁的滑移系有限及其相对应的较大的泰勒因子,晶粒 细化很


大程度提高了镁及其合金的机械性能。


众所周知,


晶粒细化后的镁合金在室温下


展现了高强度和高韧性良好的结合,并且 在升温的条件下具有超塑性


[5,6]





20


世纪


60


年代,


本杰明和他的同事们首次提出高能球磨,


用来制造氧化


物弥散强化的镍基超合金


[7]< /p>


。近年来,这项技术广泛应用在生产纳米级材料的


产品上。


纳米维度的粒子大小已经在几乎所有的机械球磨的纯金属,


合金和金属


间化合物中发现


[8,9]




尽管通过高能球磨加工纳米轻质材料,


比如铝 合金和复合材料,


已成为许多


研究的主题


[10-12]


,但是对于镁及其合金的高能球磨的研究比较少。然而,由

< p>
于晶粒细化的镁合金有独一无二良好的性能结合,


因此高能球磨处理镁合金 具有


相当大的潜力。


在所有存在的镁合金中,

< br>AZ91


是工业上应用最广泛的合金


[13]

< p>


因此,本研究主要致力于通过高能球磨制造纳米级


AZ91


镁合金。此外,通过粉


末冶金手段巩固机械球磨粉末 ,


比如冷压和烧结,


粉末挤压,


粉末锻 造和粉末轧


制成型。在紧接着的高温巩固加工过程中,研究了球磨


AZ91


粉末在不同温度下


再结晶退火处理的显微结构的演变 。




2.


材料与方法



本研究所使用的原材料是 伴有化学成分的镁


-



-


锌预制合金粉末


(俄卡颗粒,


德国)



它相当于


AZ91


D


合金


(质量百分比分别为


8.8%



,


0.6%



,


0.2%



,


0.03%



,

其余的为镁)



在水平球磨机中球磨上述粉末



CM01,ZOZ


球磨机,


产于德国)



使用以下球磨参数


:


球粉质量比为


20/1


,磨球直径为< /p>


5


毫米,磨球材料为符合


美国钢铁协会< /p>


420


的不锈钢材质,


球磨时间为


14


小时,


球磨速度为


700



/


分钟

,


球磨气体为氩气。硬脂酸(质量占


2%

< br>)作为过程控制剂。经过高能球磨的镁基


粉末在卸载时需要采取特别预防措施。< /p>


球磨之后,


此刻经球磨的粉末是热的


(或


者说至少是温的)


,不能立刻打开盖子。此外,打开盖子之后卸 载之前,球磨粉


料必须暴露在空气中两三个小时。


另外,


由于与氧气相互作用,


卸载粉料时有可


能着火 。随后进行对机械球磨


AZ91



MM


AZ91


)粉末再结晶退火处理,在氩气中

进行


4


小时热处理,温度分别为


2 00



, 300



, 400


℃和


500


℃。



通过


X-


射线衍射研究了经过高能球磨随后再结晶退火处理的


AZ91


微观结构


演变和相的转变。此外,使用威廉姆 森


-


霍尔方法,通过


XRD

< p>
峰值宽度判断


AZ91


粉末基

α


-


镁固溶体的微晶尺寸。



3.


结果与讨论


< br>机械球磨:


AZ91


粉末微粒是不规则的,片状的(图< /p>


1.a



,平均微粒大小在


105


微米左右并且尺寸分布较宽(


D


0.9



D


0.1


=183mm



。这个形态是经过铸造锭的机< /p>


械球磨制造的镁基粉末所特有的。



机械 球磨


AZ91


粉末(图


1.b


)是等轴形状的,这意味着在球磨加工时,球


磨时间

14


个小时是足够充分地达到稳态,此时冷压焊与粉末微粒的破碎达到平

< p>
衡。测量机械球磨


AZ91


粉末的平均颗粒尺寸和 尺寸分布


(D


0.9



D


0.1


)


分别为

< p>
37



米和


100


微米,这表明球磨处理对


AZ91


粉末的颗粒 尺寸特征有一个非常明显的


影响。






1.a. AZ91



b. MM AZ91


粉末的形态


-


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-


-