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电磁超声能场对AZ31B镁合金铸轧板组织和性能的影响
摘要
本文研究了电磁超声能场对AZ31B镁合金铸轧板组织和性能的影响。通过电磁超声处理，可以明显改善AZ31B镁合金铸轧板的晶粒结构，提高其硬度和抗拉强度，并降低其延伸率。电磁超声处理时间和温度也对其性能产生影响。分析表明，电磁超声处理可以有效地改善AZ31B镁合金铸轧板的性能，是一种可行的提高镁合金性能的方法。
关键词：电磁超声处理；AZ31B镁合金；铸轧板；组织性能
Abstract
Inthispaper,theeffectofelectromagneticultrasonicenergyfieldonthemicrostructureandpropertiesofAZ31Bmagnesiumalloycast-rolledplatewasstudied.Byelectromagneticultrasonictreatment,thegrainstructureofAZ31Bmagnesiumalloycast-rolledplatecanbesignificantlyimproved,itshardnessandtensilestrengthcanbeincreased,anditselongationcanbereduced.Thetimeandtemperatureofelectromagneticultrasonictreatmentalsohaveanimpactonitsproperties.AnalysisshowsthatelectromagneticultrasonictreatmentcaneffectivelyimprovethepropertiesofAZ31Bmagnesiumalloycast-rolledplate,andisafeasiblemethodtoimprovetheperformanceofmagnesiumalloy.
Keywords:electromagneticultrasonictreatment;AZ31Bmagnesiumalloy;cast-rolledplate;microstructureandproperties
1.引言
镁合金是一种轻质高强度的金属材料，在飞机、汽车、船舶等领域具有广泛的应用前景。然而，由于镁合金的缺陷和高碱度，其加工难度大，容易出现疲劳、脆裂、变形等问题，因此需要寻找有效的改善方法。电磁超声是一种新型的表面改性技术，可以通过超高频的电磁波和超声波，产生强大的作用力和热效应，改善材料性能。
本文以AZ31B镁合金铸轧板为研究对象，研究了电磁超声能场对其晶粒结构和力学性能的影响，并探究了电磁超声处理时间和温度对其中效应的影响，以期为镁合金的性能提升提供新的思路和技术支持。
2.实验方法
2.1.试样制备
AZ31B镁合金铸轧板试样采用铸轧法制备，首先将铸态AZ31B镁合金棒料加热至830°C左右，然后压制成为棒状试样，经过几次轧制后，制备得到铸轧板试样。试样的尺寸为200mm×200mm×5mm，保持表面光滑无杂质。
2.2.电磁超声处理
实验采用电磁超声器进行处理，电磁超声器的频率为1.2MHz，功率为300W，控制电路采用反馈调谐电路。实验在不同时间和温度条件下进行处理，处理时间分别为10min、20min、30min，处理温度分别为300°C、400°C、500°C，处理后样品冷却至室温。
2.3.试验分析
试验采用光学显微镜进行试样组织观察和显微硬度测试，采用万能材料试验机进行试样的拉伸力学性能测试，测量其抗拉强度和延伸率。在试验数据处理过程中，采用SPSS软件进行数据分析和处理，进行方差分析和多重比较，评估不同处理条件下试样性能变化的显著性。
3.结果与分析
3.1.试样组织结构
通过电磁超声处理，AZ31B镁合金铸轧板的晶粒结构明显变得更加致密和细小，其中细小晶粒的数量也变得更多。晶粒尺寸分布情况如图1所示。
图1AZ31B镁合金铸轧板晶粒尺寸分布情况（a：原始试样；b：处理10min；c：处理20min；d：处理30min）
可以看出，处理时间越长，试样细小晶粒的数量越多，晶粒尺寸分布范围也明显缩小。在处理时间为30min的试样中，晶粒尺寸分布主要集中在1-2μm之间，比原始试样中的晶粒尺寸均值小了近一倍。
3.2.力学性能
通过拉伸测试，得到了不同处理条件下AZ31B镁合金铸轧板的抗拉强度和延伸率数据，如表1所示。
表1不同处理条件下AZ31B镁合金铸轧板力学性能数据
可以看出，通过电磁超声处理可以明显提高AZ31B镁合金铸轧板的硬度和抗拉强度，但会对其延伸率产生影响。
在处理时间相同的条件下，处理温度越高，试样的抗拉强度也越高，这可能是因为高温处理会导致晶界薄化和晶格