Mg-Al-Zn系變形鎂合金顯微組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以AZ80作為基體合金，稀土Nd、Sm為合金化元素，首先使用電磁感應(yīng)熔煉爐熔煉出不同稀土含量的AZ80-xRE合金，然后通過(guò)XRD分析、金相組織觀察、掃描電鏡觀察和能譜分析、力學(xué)性能測(cè)試等手段系統(tǒng)的研究了Nd、Sm元素的合金化對(duì)AZ80合金顯微組織及力學(xué)性能的影響，得出Nd、Sm單元素合金化的最佳添加量；之后再對(duì)具有最佳單元素添加量的AN05、AS10合金、兩元素復(fù)合合金化的ANS合金以及基體AZ80合金進(jìn)行不同熱處理，研究熱處理工

2、藝對(duì)合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響。
　　結(jié)果表明：
　?、貯Z80合金主要由α-Mg，β-Mg17Al12及少量的含Mn相組成，鑄態(tài)組織為粗大的柱狀枝晶，Nd加入AZ80后，隨著Nd含量的增加，合金鑄態(tài)組織由粗大的柱狀枝晶向等軸晶轉(zhuǎn)變，組織逐漸細(xì)化，生成高溫穩(wěn)定的塊狀A(yù)l2Nd相和針狀A(yù)l3Nd相，β-Mg17Al12相含量逐漸減少且分布彌散；合金均勻化的效果相對(duì)越不理想，晶界及晶粒內(nèi)部殘留的第二相增多；熱擠壓過(guò)程中，動(dòng)態(tài)

3、再結(jié)晶更加充分，組織逐漸細(xì)化，擠壓流線(xiàn)增多或是變寬，殘留的未破碎的粗大第二相也越多；隨著Nd含量的增加，無(wú)論是常溫還是150℃時(shí)，擠壓態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率以及顯微硬度整體呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，整體分析，Nd含量為0.5％時(shí)，合金的綜合力學(xué)性能最佳。
　　②Sm加入AZ80合金后，隨著Sm含量的增加，合金鑄態(tài)組織由粗大的柱狀枝晶逐漸向等軸晶演變，組織不斷細(xì)化，β-Mg17Al12相含量減少的同時(shí)分布更加彌散，高溫穩(wěn)

4、定的塊狀的Al2Sm相、長(zhǎng)條狀和桿狀的Al3Sm相含量逐漸增多，且部分發(fā)生粗大化和偏聚；均勻化態(tài)組織中殘留的Al-Sm相逐漸增多，均勻化效果相對(duì)越來(lái)越不理想；熱擠壓變形后，合金組織明顯細(xì)化，組織由大小不等的細(xì)小等軸晶粒組成，同樣，合金中粗大的第二相逐漸增多；隨著Sm含量的增加，常溫時(shí)，擠壓態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率都是先升高后降低，150℃時(shí)，其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是先升高后降低，而延伸率則是先降低后升高，整體判斷，無(wú)論是常溫還是

5、150℃下，AS10合金都具有最佳的力學(xué)性能。
　　③Sm、Nd復(fù)合加入AZ80后，合金中生成高溫穩(wěn)定的塊狀A(yù)l2(Sm，Nd)相和針狀A(yù)l3(Sm，Nd)相，部分稀土相較為粗大，且有聚集的趨勢(shì)，合金的晶粒度小于AN05合金，大于AS10合金；常溫時(shí)，擠壓態(tài)ANS合金的強(qiáng)度與AS10合金基本相同，優(yōu)于AN05合金，但是塑性明顯低于兩者；150℃時(shí)，ANS合金的強(qiáng)度明顯大于AN05合金，與AS10合金相差不多，而延伸率明顯高于AS1

6、0合金，低于AN05合金。單從常溫性能考慮，AS10合金具有最佳的綜合力學(xué)性能；只從合金的高溫性能考慮，ANS合金具有最佳的綜合力學(xué)性能。
　?、芄倘芴幚砗?，AZ80-xRE合金晶界處的β-Mg17Al12相全部固溶進(jìn)基體，晶粒未發(fā)生明顯長(zhǎng)大；隨后的時(shí)效處理，合金中析出了層片狀、顆粒狀及菱形片狀的β-Mg17Al12相，其中層片狀的β-Mg17Al12相是在時(shí)效初期以不連續(xù)析出的方式在晶界處析出的，顆粒狀及菱形片狀的β-Mg17A

7、l12相是在時(shí)效后期在晶粒內(nèi)部以連續(xù)析出的方式析出的；常溫下，T4態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度低于擠壓態(tài)合金，但延伸率則稍有提高，T6態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度較T4態(tài)及擠壓態(tài)合金顯著增大，但是延伸率卻明顯減小。
　　⑤在180℃下進(jìn)行不同時(shí)間的時(shí)效時(shí)，AZ80及AN05合金達(dá)到時(shí)效峰值的時(shí)間短，容易發(fā)生過(guò)時(shí)效；Sm加入合金后，合金的時(shí)效硬化過(guò)程得到減緩，且峰值處的硬度值較大，這主要是因?yàn)镾m能部分固溶于基體，一方面可以作為β-Mg