熱處理工藝對(duì)Mg-Er-Zn-(Zr)合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂及鎂合金具有良好的電磁屏蔽性能，高的比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)異的機(jī)械加工性、可回收再利用及低密度等優(yōu)點(diǎn)[1-2]，在航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。然而，鎂合金低的抗拉強(qiáng)度和延展性極大地限制了它的進(jìn)一步發(fā)展[3-4]。本文采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(X RD)、差熱分析(DTA)、硬度以及壓縮試驗(yàn)等，研究了合金元素 Zn和Zr對(duì)Mg-Er-Zn-(Zr)合金組織和力學(xué)性能的影響，分

2、析和探討了固溶溫度和時(shí)間、固溶后的冷卻方式、時(shí)效溫度和時(shí)間等工藝對(duì) Mg-Er-Zn-(Zr)合金組織和性能的影響。通過研究，得到以下結(jié)果：
　　1)通過研究不同 Zn含量的 Mg97.82-xEr2ZnxZr0.18合金發(fā)現(xiàn)，Zn的添加明顯改變和細(xì)化了鑄態(tài)合金的顯微組織。合金的晶粒尺寸隨Zn含量的升高而逐漸減小。無 Zn的 Mg97.82Er2Zr0.18合金由α-Mg相組成；含 Zn的 Mg97.57Er2Zn0.25Zr0.

3、18、Mg97.32Er2Zn0.5Zr0.18及Mg97.07Er2Zn0.75Zr0.18合金均由α-Mg相和板條狀X相組成，而 Mg96.82Er2Zn1Zr0.18合金則由α-Mg相、X相及少量的網(wǎng)格 W相組成。隨著 Zn含量的升高，X相的體積分?jǐn)?shù)增大。
　　由性能測試分析知，添加Zn后合金的硬度和強(qiáng)度高于無Zn合金，且隨著Zn含量的增加，Mg97.82-xEr2ZnxZr0.18合金的硬度和強(qiáng)度基本呈現(xiàn)升高的趨勢，而延伸

4、率呈降低的趨勢。當(dāng)Zn為1％時(shí)合金的硬度、抗壓強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度最高，但延伸率最低，分別為63.9Hv、320.6MPa、146.5MPa和12.4%。
　　2) Zr元素的添加大大細(xì)化了Mg97.5Er2Zn0.5鑄態(tài)合金組織，降低了晶界處X相的體積分?jǐn)?shù)，縮短了X相完全固溶的時(shí)間，提高了鑄態(tài)和固溶態(tài)合金的力學(xué)性能。
　　3)通過固溶處理工藝的優(yōu)化，Mg97.82-xEr2ZnxZr0.18合金的最佳固溶工藝分別為：Mg97.5

5、7Er2Zn0.25Zr0.18—540℃×12h、Mg97.32Er2Zn0.5Zr0.18—540℃×16h、Mg97.07Er2Zn0.75Zr0.18—540℃×32h，Mg96.82Er2Zn1Zr0.18—540℃×32h。因此，在同一固溶溫度下，Mg97.82-xEr2Znx Zr0.18合金完全固溶的時(shí)間隨 Zn含量的升高而增加。在上述固溶處理狀態(tài)下，前三種合金 X相均完全溶入α-Mg基體中，沒有析出新相；而Mg96.8

6、2Er2Zn1Zr0.18合金X相完全溶入基體中，且析出大量的W相。
　　由性能測試分析可知，固溶態(tài)Mg97.82-xEr2ZnxZr0.18合金的力學(xué)性能高于鑄態(tài)合金。隨著Zn含量的升高，固溶態(tài)合金的硬度值和強(qiáng)度升高，延伸率降低。相比于水冷合金，固溶后采用爐冷的合金基體上的長周期結(jié)構(gòu)相要更明顯，硬度值和強(qiáng)度降低，但延伸率升高。
　　4) Mg97.82-xEr2ZnxZr0.18合金分別在180℃、300℃、400℃及45