прогресс исследований и перспективы уточнения зерна в литых сплавах с магниями земляными сплавами

1. background и значение

литые магниевые редкоземельные сплавы имеют характеристики низкой плотности, высокой специфической прочности и удельной жесткости и хорошей сопротивления ползучести. они часто используются для формирования важных аэрокосмических компонентов, таких как кожухи двигателя и носители, которые могут снизить вес самолета, улучшить нагрузку и маневренность, и имеют широкие перспективы применения в областях аэрокосмической, обороны и военных. однако по сравнению с деформированными сплавами структура литых магниевых сплавов редкоземельи является относительно грубой, что приводит к недостаточной прочности и прочности, а также легко производить дефекты кастинга, такие как горячие растрескивание и усадка, что серьезно ограничивает развитие и применение высокопроизводительных литовых литовых изделий из магнея. обработка уточнения зерна может одновременно улучшить характеристики процесса литья и механические свойства сплавов с редкоземельными магниями, и является ключевым звеном в определении качества подготовки и производительности обслуживания литых магниевых сплавов редкоземелью. тем не менее, литье сплавов с редкоземелью магния включает в себя множество обработчиков, а различные обработки оказывают важное влияние на уточнение зерна.

недавно профессор ву, помощник исследователя тонга и доцент ван из университета шанхай цзяо тонг взяли весь процесс кастинга магния редкоземельного сплава в качестве основной линии и систематически суммировали эффекты легирования, усовершенствования и очистки и очистки, и различные процессы состава на ремонт зернового магнерия редкого земля (как показано на рисунке 1). они обсудили методы контроля размера зерна магния редкоземельного сплава с разных сторон и сосредоточены на последнем прогрессе в механизме уточнения различных нефтеперерабатывающих средств, взаимодействии между очисткой расплава и уточнением, а также на композитной обработке внешнего энергетического поля и нефтепрограммы. они указали на текущие проблемы и с нетерпением ждали тенденции развития обработки зерна магния редкоземельного сплава, предоставляя новые идеи для эффективной обработки сплава магния в будущем.

рисунок 1: влияние различных процессов на уточнение зерна во время литья сплавов с редкоземелью магния

2. графический тур

во -первых, анализируются эффекты элементов растворенного вещества редкоземелью и гетерогенных частиц зародышеобразования на уточнение зерна литых магниевых сплавов с редкоземельными землями. обычные редковые сплавные элементы в сплавах с магниями включают gd, y, nd, la, ce, sm, yb и т. д., которые будут отделены в передней части границы с твердожими жидкостью, образуя переохлажденную состав, способствует образованию новых ядер и ингибирует постоянный рост исходных ядер. тем не менее, трудно достичь эффективного уточнения зерна магниевых сплавов путем переохлаждения состава только редкоземельных элементов. следовательно, магниевые редкоземельные сплавы часто обрабатывают zr для уточнения зерна и часто добавляются в форме мастера mg-zr. исследования показали, что форма существования zr в мастер-сплавах mg-zr является ключом к его эффекту уточнения зерна. мастер mg-zr с тонкими и однородными частицами zr обладает более высокой эффективностью уточнения зерна. как показано в таблице 1, предварительная обработка, такие как экструзия, проката, обработка трения и равная экструзия канала, могут оптимизировать форму существования zr в мастер-сплавах mg-zr, разрывать агломерацию частиц zr и уточнить размер частиц zr. последнее исследование также показывает, что наномасштабные частицы zr могут быть приготовлены в мастер-сплавах mg-zr посредством высокочастотного импульса, переворачивая предварительную обработку, что способствует растворению zr и увеличивает количество эффективных ядер zr в расплаве и повышает эффективность зерна более чем на 50%, как показано на рисунке 2. создайте 0,5 ~ 3 мкм частиц zr с хорошим эффектом уточнения зерна. тем не менее, некоторые включения расплавленной соли трудно эффективно отделиться от расплава, уменьшая чистоту расплава.

таблица 1: обычно используемые методы модификации предварительной обработки для мастер-сплавов mg-zr

рис.2: эффект микроструктуры и уточнения сплава mg-zr после высокочастотного импульса премирование предварительной обработки

в дополнение к zr, al2re (включая al2gd, al2y, al2sm и т. д.) также часто используется в качестве гетерогенных частиц нуклеации в сплавах с редкоземельными магниями. частицы al2re в основном образуются реакцией на месте al и редкоземельных элементов, которые отличаются от метода легирования zr. из-за своей высокой температуры плавления al-re оказывает эффект закрепления на границу зерна, а стабильность микроструктуры сплава mg-re-al выше, чем у сплава mg-re-zr. тем не менее, формирование al2re будет потреблять определенное количество редкоземельных элементов, поэтому чрезмерное добавление al приведет к снижению силы урожайности сплава и ослабленному стареющему отклику, который был проверен в сплавах, таких как mg-gd-y и mg-sm. кроме того, al2re образуется во время затвердевания сплава, а его размеры и характеристики распределения определяются с помощью отношения концентрации al/re и скорости охлаждения. в условиях процесса литья с медленной скоростью охлаждения (например, литья песка) эффект переработки зерна al2re будет уменьшен. таким образом, чтобы получить наилучший эффект переработки зерна, необходимо учитывать химический состав и фактические условия затвердевания редкоземельного сплава магния.

во-вторых, рассматриваются методы физического уточнения сплавов с магниями, включая импульсное, импульсное магнитное поле и ультразвуковое лечение. эти внешние физические поля могут вызвать сильную конвекцию в расплаве, и полученная кавитация будет сломать дендритскую руку и увеличить скорость зарождения; внешние энергетические поля также способствуют удовлетворению работы зарождения, необходимых для зарождения и увеличения количества эмбрионов в расплаве. в частности, когда внешнее физическое поле объединяется с обработкой штрафной zr или al2re, могут быть достигнуты еще лучшие эффекты уточнения зерна. например, после того, как ультразвуковая обработка применяется в сплаве mg-5sm-al, эффект кавитации и акустический эффект ультразвукового поля эффективно уточняют частицы al2sm на месте и улучшают их гомогенность распределения. гетерогенная активность нуклеации частиц al2sm усиливается, а эффект уточнения зерна более примечательно. исследование также показало, что температурный диапазон физического поля также оказывает важное влияние на его эффект уточнения зерна. например, b.nagasivamuni et al. обнаружил, что когда ультразвуковая обработка применяется над температурой проволоки сплава mg-zr, может быть эффективно адсорбировать осаждение частиц zr, а растворение zr в жидкости магния может быть ускорено; если ультразвуковая обработка продолжает действовать на растворе сплава, осаждение и адсорбция частиц zr будут дополнительно уменьшены. таким образом, ожидается использование композитной обработки zr/al2re и физического полевого полевого поля достигнет уточнения зерна магниевых редкоземельных сплавов, которые станут одним из важных направлений для развития высокоэффективных литых сплавов с редкоземелью.

после переработки магниевые редкоземельные сплавы часто должны быть очищены. поскольку как переработка, так и очистка включают сложные высокотемпературные металлургические процессы реакции, между ними существует определенное взаимодействие, и результат взаимодействия будет напрямую влиять на конечное качество приготовления расплава. взаимодействие между уточнением и очисткой сплавов с сплава магния в основном отражается в трех аспектах, включая: (1) определенные включения или элементы нечистоты могут привести к определенному эффекту уточнения; (2) определенные уточнения среды могут привести к определенному эффекту очистки; (3) определенные средства массовой информации и очистка будут взаимодействовать друг с другом. например, общие оксидные включения mgo и примеси fe-элементы fe в расплавах с сплава магния оказывают определенное влияние на уточнение зерна магниевых сплавов, главным образом потому, что частицы mgo и некоторые фазы, содержащие fe, могут служить гетерогенными сайтами нуклеации для α-mg; и элементы уточнения или частицы, такие как zr и re в расплаве, будут реагировать с примеси, такими как fe и ni, в расплаве, и комбинируются с образованием нерастворимых соединений, тем самым улучшая чистоту расплава. взаимодействие между рафинирующей средой и средой для очистки в основном проявляется в двух точках: во-первых, во время постоянного процесса после уточнения расплава компоненты высокой плотности (такие как частицы zr, re-элементы) будут агломерации с помощью переработанного агента, и одновременно оседают. по мере увеличения времени постоянного времени эффект очистки расплава улучшается, но эффект уточнения начинает снижаться; во -вторых, во время процесса уточнения поток будет адсорбировать или реагировать с элементами re и zr, вызывая потерю элементов re и zr и уменьшая эффект уточнения зерна, как показано на рисунке 3. следовательно, существует очень сложное взаимодействие между усовершенствованием и очисткой обработки магний редкоизму понимание и хорошо использование вышеупомянутого взаимодействия поможет улучшить качество подготовки существующих магниевых сплавов редкоземелью.

рис.3: структура и седиментационное поведение агломератов, образующихся путем рафинирующей среды и среды для очистки в расплаве с редкоземельным сплавом магния

наконец, рассматриваются различные методы литья магниевых сплавов редкоземелью, в том числе литье высокого давления, сжатие литья, полуконечное литье, литье с двойным рулоном, полусветное образование и т. д., а также обсуждаются влияние различных методов литья на усовершенствование зерна магния редкоземельными сплавами. суть различных методов литья - это различные условия затвердевания, включая различные температурные полки, ползы растворенного вещества, поля потока и т. д. например, толщина стенки отливок матрицы мала, а скорость охлаждения очень быстрая. размер зерна магния с сплавами редкоземелью, как правило, является самым маленьким, всего 3 ~ 10 мкм, но из-за эффекта предпристаллизации в стволе сплава с редкоземельными магниями, которые обычно представляют бимодальную структуру зерна; в процессе литья сжатия таяние течет в стабильном ламинарном потоке, и внутреннее качество литья хорошо. следовательно, сплавов сдачи магния сжимания могут быть обработаны тепло, чтобы дать полную игру для преимуществ сильного стареющего упрочнения магниевых редкоземельных сплавов; полувшитый размер слитка литья больший, а скорость охлаждения поверхности и ядро ​​слитка сплавного сплава магния довольно различны, что приводит к неравномерному распределению по размерам зерна. электромагнитное литье в кристаллизаторе может эффективно улучшить однородность микроструктуры полуконтинтированных литых магниевых сплавов редкоземелью; литье с двумя роллами обеспечивает краткий метод формирования магниевого магния редкоземельного сплава. под связкой быстрого охлаждения и силы деформации размер зерния редкоземельных сплавов магния невелик; полусолидный сплав с редкоземельным сплавом с магнием содержит первичные зерна и вторичные первичные зерна, поэтому полусолидный магний редкоземельный сплав также представляет собой типичную бимодальную структуру зерна. можно видеть, что условия как композиции, так и настройки оказывают важное влияние на размер зерна магниевых редкоземельных сплавов.

3. конклиз и отвитика

уточнение зерна является ключом к определению качества и производительности литых магниевых сплавов редкоземелью. zr, легированный через мастер-сплавы mg-zr по-прежнему является одним из самых простых и наиболее эффективных методов обработки зерна в реальном процессе производства сплавов с редкоземельными землями, но температура сплава zr высока, выход zr является низким, и эффект усовершенствования должен быть дополнительно улучшен. gaochuang редко-земля непосредственно сплавляет mg и zr для разработки нового типа mg-zr master сплава. по сравнению с традиционными мастер-сплавами mg-zr содержание zr равномерно распределено, а размер зерна невелик, что значительно улучшает выход zr и обеспечивает хорошее решение для уточнения зерна редкоземельных сплавов магния.