【摘 要】
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提升镁合金的强度和室温下的韧性是拓宽镁合金应用的关键。根据Hall-petch公式,镁合金的晶粒尺寸对镁合金的室温性能有着很大的影响,通过减小镁合金的晶粒尺寸来提高其力学性能是研究的热点。超声振动通过独有的空化及声流效应对于细化镁合金的晶粒尺寸有着重要意义。本文利用直接超声振动来制备AZ91D镁合金半固态浆料,系统的研究了超声振动制备浆料工艺,并通过三维重构分析了超声振动对浆料微观组织影响机理。获
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提升镁合金的强度和室温下的韧性是拓宽镁合金应用的关键。根据Hall-petch公式,镁合金的晶粒尺寸对镁合金的室温性能有着很大的影响,通过减小镁合金的晶粒尺寸来提高其力学性能是研究的热点。超声振动通过独有的空化及声流效应对于细化镁合金的晶粒尺寸有着重要意义。本文利用直接超声振动来制备AZ91D镁合金半固态浆料,系统的研究了超声振动制备浆料工艺,并通过三维重构分析了超声振动对浆料微观组织影响机理。获得的主要结论如下:（1）超声振动功率、启振温度和终止温度对初生相的形貌有着较大的影响,其中最佳超声振动功率为1500W,最佳超声振动温度区间在超声振动工具头与熔体温度一致时为615℃-590℃,在工具头预热温度400℃时为635℃-590℃。（2）超声振动促进形核的机制为空化效应促进异质形核,形核发生在液相线以上,超过临界晶核尺寸的晶核会稳定存在并且呈枝晶生长。（3）晶粒的生长总是趋向于枝晶化,但球晶的形成并不是来自于枝晶断裂。在晶粒生长时,固-液前沿溶质层在声流作用下重新分布,对传热、传质快的枝晶尖端表现出抑制,而较慢的根部和枝晶的侧面表现出促进。晶粒数量足够多时,溶质场的重叠使晶核生长驱动力不足,晶粒停止生长,形成球晶,本文中的固相分数超过45%时,生长驱动力消失。（4）若是在施加超声振动时枝晶尺寸已经足够大时,超声振动对熔体施加的能量是可以将枝晶从熔点较低或者强度较低的根部缩颈处折断,这种折断并不是由于空化作用产生的高压造成,而是由于声流作用产生的扰动使整个枝晶从根部脱离。
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