镁合金热处理过程中组织与相的变化摘要：本文研究了AZ91D等温热处理过程中的溶质扩散、晶界熔化、晶粒合并以及相变等对枝晶球化过程的影响。结果表明:随着热处理时间的延长，晶粒逐渐球化，而且发生合并现象；同时在界面能降低的驱使下，通过溶质原子的扩散,晶粒内部包裹小液滴；半固态部分重熔过程中经历以下相变：β→α，α+β→L，α→L。关键词：AZ91D镁合金；等温处理；相变TheResearchofOrganizationandPhaseChangeofMagnesiumAlloyduringIsothermalHeatTreatmentAbstract:Theeffectofsolutediffusionandthegrainboundarymeltingandgrainmergerandphasetransitionsondendritespheroidzingprocessisresearchedduringtheisothermalheattreatment.Theresultsshowthatthegrainsgraduallyspheroidizeandappearthemergerphenomenonwithextendingtheheattreatmenttime.Atthesametime,owingtodecreasinginterfacialenergy;thepackedsmallliquiddropformintra-grainbythediffusionofsoluteatoms,Thereisthefollowingphasetransition:β→α,α+β→L,α→LduringThesemi-solidremelting.Keywords:AZ91Dmagnesiumalloy;isothermaltreatment;phasetransition1、概述镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，以其密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽好及价格稳定等优点，近年来在航空航天、仪器制造、国防和电子工业等领域，尤其是汽车工业中获得日益广泛的应用[1]。镁合金半固态成具有成形温度低、凝固收缩小、缺陷和偏析减少、晶粒尺寸细小、模具寿命延长等优点,被专家学者誉为21世纪新一代新兴金属加工方法。但是,要实现镁合金的半固态成型，首先必须制备初生相为颗粒的非枝晶组织合金。国内外研究者常用的枝晶粒化方法为机械搅拌法或电磁搅拌法。由于机械搅拌法的工艺参数难以控制、搅拌设备易磨损和腐蚀、不适应与高熔点合金和易氧化合金,因此该法很难在工业上推广应用；国外已将电磁搅拌法应用于生产,但该法设备投资大,工艺复杂。半固态等温热处理作为20世纪90年代开发的一种半固态枝晶组织坯料制备方法，能够在半固态成形前的二次加热过程中直接把原材料锭坯变为半固态非枝晶组织坯料，具有工艺简单、成本低廉等优点[2-3]。本文采用半固态等温热处理法,对应用最广泛的AZ91D铸造镁合金进行了研究,观察了其在半固态第2页共6页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共6页等温热处理中的组织和相的变化。2．镁合金热处理过程分析2.1铸太组织AZ91D镁合金初生相α相(灰色)以树枝晶形态存在，沿α相不连续分布的白色组织为(α+β)共晶组织。2.2组织形貌变化随着保温时间的延长，铸态组织中的枝晶臂逐渐消失,由不规则形状向球状转变。晶界处的共晶组织和晶粒内部的富Al、Zn部分首先熔化，在两个晶粒间以液态薄膜形式存在，在多晶粒交界处以液态熔池形式存在，而在晶粒内部则以小液滴形态存在。到10min时，液态薄膜的厚度增加，熔池的体积增大，晶粒完全被液态金属层包围,而晶粒内部开始出现小液滴，初生晶粒全变为近球状的颗粒组织。到20min时，晶粒内的小液滴变大，同时数量减少。可以看出,在20min之前，随着保温时间的延长，晶粒逐渐长大[9]。2.3溶质原子扩散溶质原子的扩散行为在加热过程中可分为两个阶[4]：在温度升至共晶点温度之前，属于均质化扩散；当温度达到共晶点时，共晶化合物开始融化，周围的溶质原子向液态共晶化合物中富集，融化区域扩大，但是邻近区域成为溶质贫化区，这些区域的熔点升高，如果继续熔化,就必须升高温度。在加热温度升至固相线温度前，只有富Al的共晶组织熔化，在多个晶粒交界处形成熔池,同时晶粒内部那些富Al、Zn的小质点开始熔化。在温度升至固相线后的保温过程中，随着时间的推移,在界面能最小化的驱动下，晶粒内熔化的小质点通过溶质原子的扩散合并成小液滴，或向晶界处液态中扩散而消失。2.4枝晶组织球化分析枝晶组织球化过程包括二次枝晶臂消失、脱落、枝晶沉淀以及Ostwald熟化过程。T.Z.Kattamis，J.J.Reeves、Kuang-HoChen等人先后对二次枝晶臂粗化进行了研究，并分别提出了二次枝晶臂粗化的四种物理...
