Mg-Zn-Mn新型高強鎂合金組織和力學性能研究.pdf

1、本文：(1)利用金相顯微觀察、掃描電鏡觀察(SEM)和能譜分析(EDS)、力學性能測試和X射線衍射分析(XRD)，系統(tǒng)地研究了Zn含量和形變熱處理工藝對Mg-Zn-Mn合金組織和性能的影響；(2)利用透射電子顯微鏡(TEM)、恒電位電解深浸蝕和高分辨透射顯微分析(HRTEM)輔助Matalab模擬研究了時效態(tài)ZM61中析出相的形貌、分布、與基體的位向關(guān)系和界面關(guān)系，以及Mn元素在各狀態(tài)下的存在形式和作用；(3)利用顯微硬度測試研究了ZM

2、61在不同溫度進行單、雙級時效時的時效硬化效應，同時利用TEM研究了ZM61在180℃時效過程中顯微組織的演變，和預變形對ZM61時效硬化效應的影響。
　　結(jié)果表明：(1)隨著Zn含量的增加，鑄態(tài)組織偏析更加嚴重；均勻化效果越不理想；擠壓過程中，動態(tài)再結(jié)晶晶粒越容易長大，同時擠壓流線增多會阻礙晶粒的長大；固溶時，對再結(jié)晶晶粒長大時晶界擴展的阻力增大，最終晶粒越細小；時效時晶粒大小與固溶態(tài)保持一致。擠壓態(tài)合金的力學性能對Zn含量的變

3、化不敏感；時效態(tài)合金的強度隨Zn含量的增加呈拋物線增加，當Zn含量大于其在Mg中的固溶度極限（6.2wt.％）時，合金容易過時效，強度增加變慢，且過量的Zn會以晶界上網(wǎng)狀析出物和晶內(nèi)的大顆粒形式存在，強化作用有限反而會急劇降低延伸率。綜合考慮，ZM61具有最佳的力學性能，最高強度可達366Mpa。
　　(2)ZM61在時效過程中析出的桿狀β1′相和盤狀β2′相，都是具有l(wèi)aves結(jié)構(gòu)的MgZn2相，產(chǎn)生時效硬化效應，雙級時效處理使

4、合金中析出相更加細小彌散，強化效應大幅增加。利用Matalab編寫的orien_relat程序可以準確地繪制出任何晶帶軸下兩相疊加的衍射斑；β1′相和β2′相與基體的位向關(guān)系分別為：]0001[?11//[]02'1?，(1102//()?)0001'1?，和(0001//()?)0001'2?，[11]02?10//[]01'2?，它們與基體皆呈半共格界面關(guān)系；
　　(3)鑄態(tài)下大多數(shù)Mn元素固溶于基體中，均勻化過程中析出了少量

5、細小的α-Mn顆粒，擠壓完經(jīng)T4處理后，大部分Mn元素以規(guī)則形狀的α-Mn顆粒的形式析出，主要有三種類型：規(guī)則多邊形、球狀、棒狀，時效過程中α-Mn顆粒的大小和形態(tài)基本保持不變，α-Mn顆粒可以作為時效過程中MgZn2相的異質(zhì)形核核心，但依附α-Mn顆粒形核的MgZn2相都較為粗大。
　　(4)在同一溫度下，雙級時效態(tài)合金的硬化過程進行的較快，且峰值硬度高于單級時效態(tài)；在不同溫度下，時效溫度越高，不論單級時效還是雙級時效，達到峰值

6、硬度所需的時間越短，峰值硬度越低，越容易過時效；ZM61在180℃進行單級和雙級時效的組織演變規(guī)律相似：欠時效時組織中以β1′相的形核和伸長為主，峰時效時桿狀β1′相的數(shù)量達到最大化，縱橫比也達到最大值，峰時效以后，盤狀β2′相的數(shù)量逐漸增多，桿狀β1′相不斷粗化，但也存在兩點區(qū)別：一，雙級時效態(tài)合金在欠時效至峰時效過程中，幾乎不存在盤狀相，而單級時效態(tài)組織中存在少量的盤狀相；二，雙級時效態(tài)合金比單級時效態(tài)合金易發(fā)生過時效，因此峰時效以