Mg-Zn基鎂合金的凝固收縮行為研究.pdf

1、鎂合金密度小，比強(qiáng)度高，消震性好，具有電磁屏蔽性能而受到人們的重視，但鎂合金牌號(hào)少，新型合金開發(fā)是國內(nèi)外鎂合金研究的重要方面。Zn是除Al以外十分有效的合金化元素，能產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化雙重作用，Mg-Zn基鎂合金開發(fā)是目前國內(nèi)外鎂合金開發(fā)的重要途徑之一。因此，研究Mg-Zn基鎂合金凝固過程中的凝固收縮行為進(jìn)而深入了解其熱裂行為和機(jī)理，就可為新型合金開發(fā)及其凝固特性評(píng)價(jià)與工藝制定提供理論指導(dǎo)。
　　本文設(shè)計(jì)研究了Mg-Zn基鎂合

2、金中Zn含量以及第三組元Zr、Mn、Cu和Y對(duì)熱裂傾向性的影響規(guī)律。通過對(duì)其凝固過程中的受阻收縮應(yīng)力和自由線收縮位移隨溫度變化的情況進(jìn)行精確的測(cè)定，得出每種成分合金凝固熱收縮過程中的時(shí)間-溫度、應(yīng)力曲線和時(shí)間-溫度、位移曲線，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并結(jié)合了最后凝固部分金相顯微組織觀察、熱裂斷口的SEM掃描形貌觀察和EPMA成分分析。
　　研究結(jié)果表明，(1)受阻凝固收縮過程中的應(yīng)力迅速集中系數(shù)k及其出現(xiàn)的固相率區(qū)間、自由線收縮過程中的最大

3、線收縮速率可以表征合金的熱裂傾向性。并由此得出純Mg的熱裂傾向性大于純Al。(2)對(duì)于Mg-Zn系合金，隨著Zn含量的提高，熱裂傾向性逐漸降低;但Mg-10Zn具有冷裂傾向性。(3)對(duì)于Mg-Zn-Cu系合金，Mg-2Zn-1 Cu的熱裂傾向性顯著高于Mg-2Zn-3Cu，且呈熱脆性斷裂;Mg-6Zn-xCu和Mg-10Zn-xCu的熱裂傾向性都很低，且都隨著Cu含量的增加而進(jìn)一步降低。(4)對(duì)于Mg-Zn-Zr系合金，Zr元素的加入細(xì)

4、化了晶粒并降低了Mg-Zn合金的熱裂傾向性。隨著Zr元素的增加，合金的熱裂傾向性進(jìn)一步降低。但Mg-10Zn-0.1Zr和Mg-10Zn-0.5Zr均表現(xiàn)出冷裂傾向性。(5)對(duì)于Mg-Zn-Mn系合金，Mg-2Zn-xMn熱裂傾向性很高，其中Mg-2Zn-1Mn熱裂傾向性最大。當(dāng)Zn含量增加到6％時(shí)，含0.4％Mn合金的熱裂傾向性較大，而含1％Mn合金的冷裂傾向性較大。當(dāng)Zn含量增加到10％時(shí)，含0.4％Mn合金有冷裂傾向，含1％Mn合

5、金的熱裂傾向性和冷裂傾向性都很低，綜合性能良好。(6)對(duì)于Mg-Y系合金，隨著Y含量的增加，熱裂傾向性呈現(xiàn)出“λ”型曲線增長(zhǎng)趨勢(shì)，但Mg-2Y表現(xiàn)出冷裂傾向。對(duì)于Mg-1Y合金，Zn元素的加入降低了其熱裂傾向性，且隨著Zn含量的增加熱裂傾向性逐漸降低。(7)在枝晶分離階段由低熔點(diǎn)相最后凝固而形成的液膜覆蓋在熱裂斷口表面，且液膜厚度隨著Zn、Mn含量的增加而變厚。熱裂斷口邊緣處液膜撕裂和晶間搭接的“橋”的程度明顯高于中心處，而中心處溶質(zhì)富