等通道轉(zhuǎn)角擠壓對(duì)ZK60-4Si鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性優(yōu)良、電磁屏蔽能力強(qiáng)、減震性好、容易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，在電子產(chǎn)品、汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但其高溫性能差，限制了其在工業(yè)界的應(yīng)用。耐熱鎂合金的研究是從稀土鎂合金開(kāi)始的，在鎂合金中加入稀土元素形成高溫強(qiáng)化相，以提高其耐熱性能，由此研發(fā)出了一系列的稀土耐熱鎂合金，而稀土耐熱鎂合金的成本較高限制了其廣泛應(yīng)用，因此，開(kāi)發(fā)低成本且高溫抗蠕變性能好的耐熱鎂合金是近年來(lái)研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。

2、　　 硅價(jià)格便宜，在鎂合金中加入Si元素，可以形成Mg2Si相，Mg2Si具有高熔點(diǎn)、高硬度和高彈性模量，是一種高溫強(qiáng)化相，但Si在鎂中的溶解度極低，鑄態(tài)時(shí)Mg2Si相呈漢字狀或塊狀，易割裂基體，反而會(huì)降低合金的力學(xué)性能。等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)(ECAP)可以有效細(xì)化基體晶粒和破碎第二相。本課題主要研究的是在ZK60鎂合金中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的Si元素，經(jīng)過(guò)等通道轉(zhuǎn)角擠壓細(xì)化基體晶粒，同時(shí)細(xì)化Mg2Si、Mg-Zn相等第二相并使之均勻彌散

3、分布，以提高合金的高溫蠕變性能。
　　 利用光學(xué)金相顯微鏡觀察合金的鑄態(tài)及擠壓態(tài)組織，結(jié)合X射線衍射儀分析合金的物相，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試材料的室溫力學(xué)性能，并測(cè)試了高溫蠕變性能。利用掃描電鏡進(jìn)行斷口掃描，利用透射電鏡分析等通道轉(zhuǎn)角擠壓對(duì)合金組織的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為:
　　 (1) ZK60-4Si鎂合金鑄態(tài)組織有α-Mg基體、Mg2Si相、Mg51Zn20相、MgZn相和MgZn2相組成，基體晶粒粗大，Mg2Si相為漢

4、字狀或塊狀。經(jīng)過(guò)4道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，基體組織得到顯著細(xì)化，Mg2Si等增強(qiáng)相破碎為細(xì)小的顆粒，經(jīng)過(guò)8道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，晶粒尺寸進(jìn)一步降低，晶粒更加均勻， Mg2Si等增強(qiáng)相顆粒趨于彌散化分布，結(jié)合XRD衍射分析可知，擠壓前后合金物相沒(méi)有變化。
　　 (2)ZK60-4Si鎂合金鑄態(tài)時(shí)的室溫力學(xué)性能差，屈服強(qiáng)度僅有48MPa，抗拉強(qiáng)度也只有128MPa，伸長(zhǎng)率為7.2％，這是由于鑄態(tài)時(shí)合金的組織疏松且晶粒粗大，并且漢字狀或

5、塊狀Mg2Si相棱角尖銳，對(duì)基體具有割裂作用，降低了合金的力學(xué)性能。經(jīng)過(guò)4道次擠壓后，合金的性能顯著提高，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都提高了62.5％，伸長(zhǎng)率提高了247％。經(jīng)8道次擠壓后，與4道次擠壓相比，合金的性能變化不大。
　　 (3) ZK60-4Si鎂合金在250℃，70MPa蠕變實(shí)驗(yàn)時(shí)，鑄態(tài)試樣加載后幾乎瞬間斷裂，蠕變性能很差，經(jīng)過(guò)等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，合金的蠕變性能大幅度的提高，2、4、6、8道次合金的蠕變壽命分別為8.5、1