Effects of Pulse Magnetic Field and Refiner on Solidification Structure and Properties of Al-5Mg-3Zn-1Cu Alloy by Graphite Mold Cating

ZHANG Ping; ZHOU Quan; ZENG Lintian; PENG Cong; YUAN Yuanping

doi:10.15980/j.tzzz.T20250089

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Effects of Pulse Magnetic Field and Refiner on Solidification Structure and Properties of Al-5Mg-3Zn-1Cu Alloy by Graphite Mold Cating
Vol. 46, Issue 4, Pages: 596-603(2026)
Received：27 February 2025，

Revised：2025-04-17，

Accepted：28 April 2025，

Published：20 April 2026
DOI： 10.15980/j.tzzz.T20250089
稿件说明：

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张平，周全，曾麟添，等. 脉冲磁场与细化剂对石墨型铸造Al-5Mg-3Zn-1Cu合金组织及性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金，2026，46（4）：596-603. DOI： 10.15980/j.tzzz.T20250089.

ZHANG P，ZHOU Q，ZENG L T，et al. Effects of pulse magnetic field and refiner on solidification structure and properties of Al-5Mg-3Zn-1Cu alloy by graphite mold cating［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2026，46（4）：596-603. DOI： 10.15980/j.tzzz.T20250089.

摘要

采用OM、SEM、TEM、XRD及电子万能试验机等手段，对比研究了Al-5Ti-1B细化剂、脉冲磁场以及二者复合处理对Al-5Mg-3Zn-1Cu合金铸态和T6态组织、力学性能及耐蚀性能的影响，同时考察了复合处理条件下，不同的脉冲电压和放电频率对合金铸态组织及其压缩性能的影响。结果表明，脉冲磁场、细化剂及其复合处理后，合金铸态和T6态组织均得到改善，其中复合处理对合金组织的细化效果最好。复合处理后，时效态合金中

-Mg

（Al，Zn）

相增多且分布更均匀。复合处理条件下，Al-5Mg-3Zn-1Cu 合金在脉冲电压从0向300 V变化时，晶粒尺寸与混合相平均体积分数先降后升，200 V是转折点；脉冲频率在0到10 Hz 间变动时，同样是先减小后增大，2.5 Hz为转折点。铸态合金的压缩性能、T6态合金的拉伸性能和晶粒尺寸及混合相平均体积分数大致对应，即晶粒尺寸与混合相平均体积分数越低，合金压缩与拉伸性能越好。复合处理后的T6态合金抗拉强度达243.88 MPa，伸长率为7.3%，相比未处理的T6态合金，抗拉强度提升了68.9%，伸长率提升了20.4%；合金的自腐蚀电位及自腐蚀电流均降低，耐腐蚀性能提高。

Abstract

The effects of Al-5Ti-1B refiner， pulsed magnetic field， and composite treatment of refiner and pulsed magnetic field on microstructure， mechanical properties， and corrosion resistance of as-cast and T6-treated Al-5Mg-3Zn-1Cu alloy were investigated comparatively by OM， SEM， TEM， XRD， and electronic universal testing machine. Me

anwhile， the influence laws of different pulse voltages and discharge frequencies on as-cast microstructure and compressive properties of the alloy under composite treatment condition were examined. The results reveal that the microstructures of as-cast and T6-treated alloy are improved after pulsed magnetic field， refiner， and composite treatment， in which the composite treatment exhibits desirable refinement effect， and the amount of

-Mg

（Al， Zn）

phase in as-aged alloy is increased with uniform distribution after composite treatment. Under composite treatment condition， the grain size and average volume fraction of mixed phase of Al-5Mg-3Zn-1Cu alloy are firstly decreased and then increased as pulse voltage rises from 0 V to 300 V， with 200 V as turning point， which presents the identical trend as pulse frequency varies from 0 Hz to 10 Hz， with 2.5 Hz as turning point. The compressive properties of as-cast alloy and tensile properties of T6-treated alloy correspond roughly to the grain size and average volume fraction of mixed phase， indicating that compressive and tensile properties are enhanced with the reduction of grain size and average volume fraction of mixed phase. The tensile strength and elongation of T6-treated alloy are 243.88 MPa and 7.3% after composite treatment， which are increased by 68.9% and 20.4%， respectively， compared with the untreated ones. Moreover， the self-corrosion potential and self-corrosion current are declined with enhanced corrosion resistance.

关键词

Keywords

references

赵飞，黄文森 . Al-Mg系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响［J］. 贵州师范大学学报（自然科学版）， 2024 ， 42 （ 1 ）： 1 - 11，18，134 .

ZHENG G Y ， LUO X ， HUANG B ， et al . Distributions of grains and precipitates in gradient lamellae Al-Zn-Mg-Cu alloy by ultrasonic surface rolling processing ［J］. Materials Science and Engineering ， 2021 ， A825 ： 141 911 .

XU W ， ZHANG B ， LI X Y ， et al . Suppressing atomic diffusion with the Schwarz crystal structure in supersaturated Al-Mg alloys ［J］. Science ， 2021 ， 373 （ 6 555 ）： 683 - 687 .

王晓彤 . 细化剂与旋转磁场复合处理对铝合金显微组织及力学性能的影响［D］. 哈尔滨：哈尔滨理工大学， 2023 .

宫美娜，贺晨，杨帆 . 脉冲磁场对Al-0 .8Mg-0.8Si-0.1La铝合金凝固组织和力学性能的影响［J］. 中国稀土学报， 2025 ， 43 （ 6 ）： 1 263 - 1 270 .

刘奎 . 脉冲磁场对Al-Mg-Si-La铝合金凝固组织的影响［D］. 内蒙古包头：内蒙古科技大学， 2023 .

宋志起，赵旭东，王军，等 . 脉冲磁场孕育处理下A356铝合金凝固组织的演变规律［J］. 材料导报， 2024 ， 38 （ 13 ）： 196 - 202 .

BAO X M ， YONG L ， LIU Y Z ， et al . Microstructure evolution in a 6082 alloy under pulsed magnetic field melt treatment ［J］. Engineering Proceedings ， 2023 ， 43 ： 1 - 30 .

袁秀妹，左志立，王图宏，等 . 低压脉冲磁场对2024铝合金凝固组织的细化［J］. 特种铸造及有色合金， 2012 ， 32 （ 12 ）： 1 168 - 1 171 .

刘武平，陈乐平，周全，等 . 脉冲磁场对Mg-4Y-2.5Nd-0.5Gd-0.5Zr合金凝固组织和力学性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金， 2024 ， 44 （ 8 ）： 1 137 - 1 143 .

刘厚清，彭聪，袁源平，等 . 脉冲磁场对Zn-3Cu合金凝固组织和性能的影响［J］. 材料热处理学报， 2024 ， 45 （ 2 ）： 93 - 101 .

陈梦浩，王哲峰，韩劲，等 . 脉冲磁场对TC4钛合金表面硬度及微观组织的影响［J］. 金属热处理， 2023 ， 48 （ 6 ）： 41 - 46 .

陈志堂，周全，谢东原，等 . 脉冲磁场对石墨型铸造Mg-6Gd-3Y-0.6Zr合金组织及性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金， 2024 ， 44 （ 6 ）： 814 - 818 .

李亚龙，刘志伟，董志武，等 . TiB 2 颗粒增强A356复合材料的组织及力学性能研究［J］. 特种铸造及有色合金， 2024 ， 44 （ 10 ）： 1 326 - 1 332 .

张磊，刘栩瑞，黄浩，等 . 脉冲磁场对镁铜合金组织、力学性能及生物腐蚀行为的影响［J］. 中国有色金属学报， 2019 ， 29 （ 11 ）： 2 540 - 2 548 .

ZHANG L L ， JIANG H X ， HE J ， et al . Kinetic behaviour of TiB particles in Al melt and their effect on grain refinement of aluminium alloys ［J］. Transactions of Nonferrous Metals Society of China ， 2020 ， 30 （ 8 ）： 2 035 - 2 044 .

李鹏，周全，陈舸，等 . Zr和脉冲磁场对Mg-Y-Zn-Ca合金组织及压缩性能的影响［J］. 特种铸造及有色合金， 2020 ， 40 （ 4 ）： 431 - 435 .

黄金角，陈乐平，周全 . Sr对AZ91镁合金凝固组织和力学性能的影响［J］. 热加工工艺， 2016 ， 45 （ 20 ）： 104 - 107 .