Mg-xZn-yCu鎂合金及其半固態(tài)組織與性能的研究.pdf

1、20世紀70年代隨著世界范圍內石油危機的加劇，鎂合金由于質輕、比強度高等特點越來越受到重視，而Mg-Zn-Cu合金就是20世紀80年代在研究耐熱鎂合金的基礎上發(fā)展起來的，而研究主要集中在時效組織與合金相方面，且相關報道有限，目前已成熟應用的ZC合金牌號有ZC62、ZC63和ZC71。
　　本課題以Mg-Zn系二元合金為基礎，采用金屬型鑄造方法制備Mg-xZn-yCu(x=3，6，9;y=0，1，3，5)合金，分析研究添加不同含量的

2、Zn、Cu元素后Mg-xZn-yCu(x=3，6，9;y=0，1，3，5)合金鑄態(tài)和熱處理后的顯微組織和力學性能的變化規(guī)律，以及探討最佳Zn/Cu配比下的半固態(tài)非枝晶組織的演變，以期為Mg-Zn-Cu合金的進一步開發(fā)利用研究提供理論依據(jù)。
　　實驗結果表明，Zn/Cu配比影響Mg-xZn-yCu合金共晶相顆粒的形態(tài)、數(shù)量、大小以及分布，Mg-xZn二元合金的顯微組織主要由α-Mg基體和MgZn共晶相組成，隨著Zn含量的增加，初級共

3、晶相逐漸由顆粒狀轉變?yōu)榘咨珬l狀;添加適量Cu含量后，顯微組織由顆粒狀逐漸轉變?yōu)閿嗬m(xù)、連續(xù)網(wǎng)狀;固溶處理后，Mg-9Zn-yCu合金的共晶組織發(fā)生明顯變化，大多呈現(xiàn)半連續(xù)狀，共晶第二相大部分溶解;經(jīng)時效處理后，出現(xiàn)明顯晶界以及大量的析出相，隨著時效溫度的升高，晶界上析出相顆粒尺寸和間距變大，表現(xiàn)為晶界的析出;高Zn（9wt.％）或高Cu（5wt.％）均可細化晶粒組織，而高Zn(9wt.％)且高Cu（5wt.％）下晶粒更加彌散細小。

4、　　研究合金鑄態(tài)和熱處理后的力學性能可知，鑄態(tài)下，不添加Cu時，Mg-6Zn合金抗拉強度/延伸率最高，為221MPa/19.6％，而添加Cu后，Mg-9Zn-Cu和Mg-9Zn-3Cu的抗拉強度/延伸率分別達到213MPa/10.7％和225MPa/11.1％。固溶時效后，隨著Zn含量的增加，Mg-xZn合金抗拉強度均呈增加趨勢，延伸率卻逐漸下降，當Zn含量為9％時，其抗拉強度達到254MPa，延伸率僅有7.25％;分別添加不同含量(1

5、％，3％，5％)的Cu后，在160℃時效20h后的抗拉強度逐漸下降，延伸率逐漸上升，分別為299MPa/12.1％、288MPa/16.5％和262MPa/16.6％。而其熱處理前后Mg-xZn-yCu合金抗拉強度和延伸率的變化，受到不同程度的解理斷裂和沿晶斷裂兩種斷裂方式的影響。
　　結合合金力學性能的分析，選擇研究Mg-9Zn-yCu(y=1％，3％)下的半固態(tài)組織，在不同等溫溫度和等溫時間下合金由鑄態(tài)枝晶組織逐漸向球狀顆粒轉

6、變;等溫溫度主要影響合金液相組織的含量，等溫時間對固相顆粒的形貌和顆粒大小有很大的影響;可以確定，Mg-9Zn-Cu合金的半固態(tài)等溫處理的最佳工藝參數(shù)為610℃+保溫15min，其顆粒平均尺寸、形狀因子和固相率分別為37.53μm、1.65和48.44％;Mg-9Zn-3Cu合金的半固態(tài)等溫處理的最佳工藝參數(shù)為600℃+保溫15min，其顆粒平均尺寸、形狀因子和固相率分別為41.87μm、1.41和42.86％，可以為后續(xù)提供合適的觸變