高性能M g合金在熱處理過程中的組織演變與力學(xué)性能

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第9期

作者：X.Z.Han et al

編譯：張英才

鎂合金由于其低密度而成為有吸引力的結(jié)構(gòu)材料，以減輕汽車等的自重，但低強(qiáng)度限制了其在承受較高載荷零件上的應(yīng)用。最近的研究表明，稀土（RE）元素的添加是提高鎂合金強(qiáng)度的有效方法。但是，由于在鑄造工藝過程中，RE元素偏析帶來的不均勻組織會(huì)損害合金的力學(xué)性能，甚至降低其變形能力。因此，通過熱處理來獲得比較均勻的組織是非常重要的。迄今為止，許多研究都把注意力放在鍛造Mg-REZn合金如何獲得高強(qiáng)度方面，而對(duì)鑄造狀態(tài)Mg-RE-Zn合金的顯微組織演變及對(duì)力學(xué)性能的影響則未曾充分考察，這樣就限制了在隨后的塑性變形和熱處理過程中力學(xué)性能的進(jìn)一步改善。本項(xiàng)研究工作分析了高強(qiáng)度鑄態(tài)Mg-RE-Zn合金在熱處理過程中顯微組織演變對(duì)力學(xué)性能的影響，其結(jié)果還能為通過熱處理改善鑄態(tài)Mg-RE-Zn合金顯微組織均勻性提供有用推斷。

所用試驗(yàn)合金的成分為Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr。從澆注的合金錠上切取試棒，分別在510、520、530、540℃溫度下固溶處理10h，然后試棒淬入80℃的熱水中以保持固溶處理的組織。最后在200℃下進(jìn)行不同時(shí)間的時(shí)效處理。將試棒加工成拉伸試樣并進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、X射線光譜儀等進(jìn)行顯微組織觀察，得到以下結(jié)果。

（1）在200℃下時(shí)效80h時(shí)，獲得屈服強(qiáng)度最高值202MPa和伸長(zhǎng)率4.5%，這主要?dú)w因于在時(shí)效過程中基體中密集的14H型長(zhǎng)程有序相和β′相析出；

（2）在固溶處理合金方面，固溶強(qiáng)化是主要強(qiáng)化因素，而對(duì)于時(shí)效合金來說，β′相和長(zhǎng)程有序相的沉淀強(qiáng)化對(duì)屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大，達(dá)到55%；

（3）將時(shí)效鑄造合金與鍛造T6合金的強(qiáng)化因素進(jìn)行對(duì)比可以確認(rèn)，通過塑性變形使組織細(xì)化以及通過時(shí)效使之產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，這些強(qiáng)化方法的組合將是最佳的強(qiáng)化方法。