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本文采用晶粒细化法制备AZ91镁合金半固态坯料,以期缩短半固态等温保温时间,得到具有更细小更圆整的固态晶粒的半固态浆料。通过半固态液淬实验,研究了AZ91镁合金半固态等温保温组织的演化过程及机理,分析了保温温度和铸型条件等工艺因素对AZ91镁合金半固态组织演化过程的影响规律,提出比较优化的工艺参数。结果表明：(1)在本文特定条件下,分别添加稀土Nd(0.6wt%)、C2Cl6(0.9wt%)和Ga(1wt%)三种变质剂对AZ91镁合金进行变质处理,其中C2Cl6的变质效果最好,获得的晶粒尺寸最细小,Nd变质效果次之,Ca变质效果最差。(2)在580℃等温保温条件下,未变质的AZ91镁合金坯料半固态组织演化时间约为50min左右；Ca变质的约为40min左右；Nd变质的约为20min左右；C2Cl6变质的约为15min左右。变质效果越好,晶粒越细化,半固态组织演化时间越短。(3)Nd变质AZ91镁合金组织的半固态演化过程为：细小等轴树枝晶合并为块状晶粒→分解为小的粒状晶粒→晶粒球状化→合并长大和Oswald熟化。C2Cl6变质AZ91镁合金组织的半固态演化过程为：极细小等轴树枝晶→初始阶段合并为块状晶粒→晶粒直接球状化→合并长大和Oswald熟化。Ca变质AZ91镁合金组织的半固态演化过程为：粗大树枝晶→合并为具有原始等轴晶尺寸的块状晶粒→分解为粒状晶→晶粒球状化→合并长大和Oswald熟化(4)保温温度越高,液相析出越早,半固态晶粒在初期枝晶臂合并的时间越短,形成的块状晶粒尺寸越小,晶内越早出现小液池分割固相晶粒,从而加快了半固态组织的演化速度,同时也保证了较细小的晶粒尺寸。采用石墨型浇注镁合金坯料也可以明显细化其初始晶粒的尺寸,缩短半固态组织的球状化演变过程。(5)提出AZ91镁合金半固态等温保温的工艺参数为：在石墨型浇注条件下,采用C2Cl6变质,595℃等温保温10min,或者采用Nd变质,595℃等温保温15min,可以获得具有晶粒细小、圆整的半固体浆料。与未变质AZ91合金相比,变质细化后的镁合金半固态组织球状化演变速度快,效果好。