二次變形Mg-Zn-Zr-Er合金組織與析出行為研究.pdf

1、Mg-Zn-Zr（ZK）系鎂合金屬于高強(qiáng)變形鎂合金，具有較好的力學(xué)性能以及可以熱處理強(qiáng)化等特點(diǎn)，但仍存在絕對(duì)強(qiáng)度不足，塑性較差的問(wèn)題。
　　本課題以ZK60鎂合金為基礎(chǔ),在進(jìn)一步提高Zn元素含量的同時(shí)，向合金中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)wt.％分別0%，0.5%，1.0%，2.0%，4.0%的稀土元素Er，并對(duì)合金進(jìn)行一次變形（熱擠壓）和二次變形（熱軋制）加工，通過(guò)稀土元素的添加、熱變形加工以及相應(yīng)的熱處理，試圖改善合金的綜合力學(xué)性能。

2、　　利用X射線(xiàn)衍射分析（XRD）、掃描電鏡（SEM）和透射電鏡（TEM）和室溫拉伸實(shí)驗(yàn)等檢測(cè)手段研究了 Mg-Zn-Zr-Er合金一次變形態(tài)和二次變形態(tài)以及后續(xù)熱處理態(tài)的顯微組織演變以及第二相的析出行為,比較了不同預(yù)處理狀態(tài)的合金二次變形的變形組織和力學(xué)性能，分析了Er的添加對(duì)合金顯微組織和室溫力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明，①經(jīng)過(guò)400℃熱擠壓，合金發(fā)生了明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。Mg-9Zn-0.6Zr-2Er擠壓態(tài)合金中的第

3、二相是Mg-Zn-Er稀土相、MgZn過(guò)剩相以及動(dòng)態(tài)析出的納米尺寸的球狀MgZn2相。稀土相存在兩種形貌：Zn/Er在4-6之間，尺寸500nm-1μm之間的不規(guī)則顆粒和Zn/Er在10左右、尺寸為幾十納米的近球形顆粒。②Mg-9Zn-0.6Zr-2Er擠壓態(tài)合金分別進(jìn)行了400℃下3小時(shí)和6小時(shí)的固溶處理，以及400℃固溶1.5小時(shí)+時(shí)效處理作為二次變形前的預(yù)處理；發(fā)現(xiàn)固溶預(yù)處理態(tài)合金都發(fā)生了完全的靜態(tài)再結(jié)晶，固溶6小時(shí)的合金晶粒尺寸

4、較保溫3小時(shí)的合金有所長(zhǎng)大，但仍保持了細(xì)小的晶粒，而進(jìn)行固溶時(shí)效預(yù)處理之后，組織發(fā)生普遍的靜態(tài)再結(jié)晶，但仍然存在一定量的原始的變形晶粒；經(jīng)過(guò)固溶處理之后，大量的Mg-Zn相溶入基體，而 Mg-Zn-Er稀土相仍穩(wěn)定存在，這些稀土相使合金獲得良好的熱穩(wěn)定性。③考察不同預(yù)處理態(tài)的Mg-9Zn-0.6Zr-2Er合金在二次變形過(guò)程中組織的演變，發(fā)現(xiàn)對(duì)于固溶預(yù)處理的合金，TD-ND面（橫截面）上隨著軋制的進(jìn)行出現(xiàn)越來(lái)越多的細(xì)小動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，幾

5、乎沒(méi)有孿晶產(chǎn)生，而RD-ND面（縱截面）上隨著軋制的進(jìn)行出現(xiàn)了數(shù)量明顯的孿晶，在壓下量達(dá)到75%左右時(shí)，剪切帶由大量的孿晶組成，RD-TD面（軋面）上隨著軋制的進(jìn)行，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒數(shù)量和孿晶數(shù)量逐漸增加；固溶時(shí)效預(yù)處理的合金在熱軋變形達(dá)50%時(shí)，軋制樣品各個(gè)面都沒(méi)有出現(xiàn)孿晶，而是生成大量的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，壓下量達(dá)到75%時(shí)，合金RD-ND面（縱截面）上出現(xiàn)大量的由孿晶組成的剪切帶；進(jìn)行不同預(yù)熱處理合金軋制態(tài)的晶粒尺寸相差不大，均在8μm

6、左右。④在二次變形初期，Mg-Zn-Er相沿著軋制方向成條狀分布，在終軋階段，Mg-Zn-Er相的分布變得彌散均勻；在二次變形過(guò)程中動(dòng)態(tài)析出了納米MgZn2相，固溶6小時(shí)合金在熱軋后相較于固溶3小時(shí)的有更高的屈服強(qiáng)度，原因是較長(zhǎng)時(shí)間的固溶處理使得Mg-Zn相回溶更充分，在接下來(lái)的熱軋過(guò)程中動(dòng)態(tài)析出更多的MgZn2相，經(jīng)過(guò)二次變形之后，合金的屈服強(qiáng)度達(dá)到335MPa，比擠壓態(tài)合金高出約20MPa；固溶時(shí)效預(yù)處理的合金比固溶預(yù)處理態(tài)合金經(jīng)過(guò)