熱處理對ZMT613鎂合金組織和性能的影響.pdf

1、本文以ZMT613合金為研究對象，對其進行均勻化、擠壓、固溶、單級時效、雙級時效等處理。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、差熱分析、能譜分析、X射線衍射、硬度測試以及拉伸力學(xué)性能測試等手段，系統(tǒng)研究了不同熱處理工藝對ZMT613變形鎂合金組織和性能的影響。通過對均勻化態(tài)和固溶態(tài)合金組織的研究分析，優(yōu)化了合金的均勻化退火和固溶處理工藝；對比分析了合金經(jīng)直接單級時效、“固溶+單級時效”和“固溶+雙級時效”處理后的組織和性能變化。
　　研究表明

2、：鑄態(tài) ZMT613合金是由粗大的樹枝晶以及枝晶間化合物組成，合金中存在的第二相有α-Mn、Mg7Zn3和Mg2Sn，其中Mg7Zn3和Mg2Sn主要分布在枝晶間，α-Mn主要分布在枝晶內(nèi)。鑄態(tài)合金經(jīng)兩級均勻化退火后，枝晶偏析有所消除，尤其經(jīng)330℃?15h+430℃?4h均勻化退火后，合金中粗大的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉牡容S晶，粗大的Mg7Zn3擴散溶入基體中，枝晶偏析得到消除，合金中只剩下細小的、難溶于基體的α-Mn。合金在360℃可擠壓

3、成形，擠壓出來的棒材表面光亮無開裂現(xiàn)象，合金在擠壓過程中發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶，形成了細小的再結(jié)晶晶粒，擠壓態(tài)合金中存在的第二相有α-Mn、MgZn2和Mg2Sn相。對擠壓態(tài)ZMT613合金的固溶溫度和時間進行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)合金經(jīng)420℃×2h固溶處理后的晶粒大小均勻，擠壓態(tài)中的 MgZn2相已擴散溶入基體，合金中只殘留難溶入基體中的細小的α-Mn和Mg2Sn相，固溶效果理想，確定420℃×2h為合金最佳的固溶處理工藝。
　　對合金進行了

4、直接單級時效和“固溶+單級時效”處理，發(fā)現(xiàn)兩種合金的組織存在明顯差異，合金經(jīng)直接單級時效和“固溶+單級時效”處理后，都有 Mg2Sn和 MgZn2相析出。但是經(jīng)直接單級時效處理后的合金析出的第二相存在較明顯的分布不均現(xiàn)象；而經(jīng)“固溶+單級時效”處理后，合金析出的第二相分布均勻。通過對兩種合金的硬度測試和拉伸性能測試，得到了兩種合金的力學(xué)性能：經(jīng)直接單級時效處理后的合金硬度為82.2HV，屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為277 MPa、3

5、35 MPa和10.7%；經(jīng)“固溶+單級時效”處理后的合金硬度為90.8HV，屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為302 MPa、351MPa和7.8%。對比研究發(fā)現(xiàn)：合金經(jīng)“固溶+單級時效”處理后的綜合力學(xué)性能要優(yōu)于經(jīng)直接單級時效處理后的，這是由于經(jīng)直接單級時效處理后合金中析出的第二相存在分布不均現(xiàn)象，弱化了時效強化效應(yīng)，而時效前先進行固溶處理可使第二相在析出過程中均勻分布，時效強化效應(yīng)較好。
　　ZMT613合金經(jīng)“固溶+雙級時效

6、”處理后存在的第二相是α-Mn、Mg2Sn和MgZn2相。合金經(jīng)90℃×24h+180℃×7h雙級時效處理后的硬度為94.9HV，屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為333MPa、386MPa和7.6%，合金的綜合力學(xué)性能最好，合金經(jīng)110℃×6h+180℃×6h雙級時效處理后的硬度為92.8HV，屈服強度、抗拉強度和延伸率分別為323MPa、371MPa和7.5%，力學(xué)性能有所下降，但所用時間明顯減少。不同預(yù)時效工藝使終時效析出的 MgZ