鎂、銅對擠壓高鋁鋅合金組織與性能的影響.pdf

1、高鋁鋅合金（25～50％ Al）具有強度高、耐磨性好、密度小，以及原材料成本低、資源豐富，熔化能耗少等優(yōu)點，其研究和應用備受關注。但是，由于目前主要采用鑄造方法生產(chǎn)，合金的塑韌性較差（伸長率1～3％），應用范圍受到限制。在高鋁鋅合金研究和應用方面，國內(nèi)外一直著重于鑄造領域，對變形高鋁鋅合金的研究和應用還很少，缺乏成分優(yōu)化、組織與性能表征等相關基礎研究工作。本文以Zn-26.7％Al-2.5～4.5％Cu-0～0.05％Mg高鋁鋅合金為研

2、究對象，研究了Mg、 Cu元素及含量在熱擠壓變形條件下對擠壓合金的組織和力學性能的影響，揭示了Mg、Cu元素及含量的影響規(guī)律，為開發(fā)變形高鋁鋅合金材料，促進深加工技術進步，擴大應用領域，提供了理論和技術依據(jù)。
　　利用臥式金屬擠壓機，擠壓出表面和內(nèi)部質(zhì)量良好的直徑Φ16的擠壓棒材，用于制備力學性能測試和金相分析試樣。棒材主要擠壓工藝參數(shù)為:擠壓溫度300℃，擠壓速度1.2～1.5m/min，擠壓比61，擠壓筒和模具預熱溫度280～

3、290℃，擠壓時采用為風冷。試驗結(jié)果表明，在所研究的Mg、 Cu含量范圍內(nèi)，錠坯均勻化工藝(360℃×12h+300℃×3h和300℃×3h)對擠壓合金的力學性能影響較小;與鑄造合金相比，熱擠壓變形使合金的組織顯著細化和致密度提高，合金的抗拉強度，特別是塑性顯著提高。
　　在上述兩種錠坯均勻化工藝條件下，通過對Zn-26.7％Al-2.5％Cu-0～0.05％Mg擠壓合金的擠壓態(tài)、95℃×2h人工時效狀態(tài)、固溶處理空冷和水淬狀態(tài)的

4、力學性能和組織研究表明，鎂元素及含量對擠壓合金力學性能具有顯著影響，加入微量的鎂提高合金的強度、硬度，但降低合金的塑性，特別是固溶水淬狀態(tài)下，鎂元素及含量的影響最為顯著，未加鎂的合金性能變化不大。對于含鎂的合金，經(jīng)95℃×2h人工時效，合金的強度、硬度均高于擠壓態(tài)，但合金塑性降低;經(jīng)320℃×2h固溶空冷，合金的強度、硬度和塑性均低于擠壓態(tài);經(jīng)320℃×2h固溶水淬，隨鎂含量增加，強度、硬度顯著提高，伸長率降低，與未加鎂合金相比，水淬后

5、自然時效15天，加入0.035％ Mg，抗拉強度從389MPa提高到557MPa，提高了43.2％，布氏硬度從HB107提高到HB157，提高了47.6％，伸長率從41％降低到20.5％; Mg含量為0.05％時，抗拉強度達到617MPa，伸長率為0.5～1％，布氏硬度HB168，合金的塑性發(fā)生突變，呈脆性。
　　研究表明，鎂元素及含量影響過飽和β相的共析分解組織和室溫時效過程中過飽和β相脫溶析出以及分解產(chǎn)物的形態(tài)，從而影響合金的

6、力學性能。鎂是變形高鋁鋅合金一種重要的微合金化元素，通過加入鎂和熱處理，可調(diào)控合金的過飽和β相組織轉(zhuǎn)變過程和分解產(chǎn)物形態(tài)，以提高合金的性能。
　　研究了銅含量對Zn-26.7％Al-2.5～4.5％Cu-0.025％Mg合金擠壓態(tài)和固溶處理水淬狀態(tài)的力學性能和組織影響，隨銅含量增加，強度、硬度提高，伸長率降低。銅含量增加，組織中ε相增多，有利于耐磨性能提高。
　　利用掃描電鏡分析了擠壓合金的斷口組織形貌，解釋了合金的斷裂機制