ECAP變形AZ61-4Si和ZK60-4Si耐熱鎂合金組織與性能的研究.pdf

1、鎂合金作為目前可應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的室溫性能，但當(dāng)溫度超過(guò)120℃時(shí)，抗蠕變性能顯著下降，其應(yīng)用受到了極大的限制。因此，提高鎂合金的高溫性能尤其是高溫抗蠕變性能，是鎂合金研究開(kāi)發(fā)的重要方向。目前工業(yè)化的耐熱鎂合金主要是稀土耐熱鎂合金和鎂基復(fù)合材料，這兩種合金由于價(jià)格昂貴，難以適應(yīng)民用工業(yè)的需要，開(kāi)發(fā)新型低成本耐熱鎂合金成為目前耐熱鎂合金研究的熱點(diǎn)。目前鎂合金結(jié)構(gòu)件主要是鑄造鎂合金，其強(qiáng)度低，塑性差。變形鎂合金具有高強(qiáng)度和

2、高伸長(zhǎng)率等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足更高的設(shè)計(jì)要求。將等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)應(yīng)用于耐熱鎂合金的研發(fā)，系統(tǒng)的研究ECAP技術(shù)對(duì)耐熱鎂合金組織及性能的影響規(guī)律，為開(kāi)發(fā)低成本，綜合性能優(yōu)良的耐熱變形鎂合金材料奠定理論基礎(chǔ)。
　　 本文選用Mg-Al系和Mg-Zn系中較典型的AZ61和ZK60合金，加入較多量元素Si形成高溫增強(qiáng)相Mg2Si來(lái)提高其耐熱性，制成AZ61-4Si和ZK60-4Si耐熱鎂合金，再利用ECAP技術(shù)細(xì)化合金組織，提高

3、合金力學(xué)性能。采用金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能量分散光譜儀(EDS)，分析了材料的微觀組織；采用電子萬(wàn)能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試了材料的室溫力學(xué)性能，并測(cè)試了高溫蠕變性能。對(duì)ECAP細(xì)化鎂合金的機(jī)制、鎂合金拉伸變形及斷裂機(jī)制、Mg2Si相形貌對(duì)鎂合金室溫及高溫蠕變性能的影響機(jī)制進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：
　　 (1)ECAP可顯著細(xì)化鎂合金組織。AZ61-4Si合金經(jīng)4道次變形基體晶粒由鑄態(tài)30

4、0μm細(xì)化為10μm，漢字狀Mg2Si由鑄態(tài)的最大70μm細(xì)化為7μm；8道次變形使基體進(jìn)一步細(xì)化為6μm，Mg2Si顆粒細(xì)化為5μm。ZK60-4Si合金經(jīng)4道次變形基體晶粒由鑄態(tài)400μm細(xì)化為55mμ，漢字狀Mg2Si由鑄態(tài)的最大76μm細(xì)化為18μm；8道次變形使基體進(jìn)一步細(xì)化為25μm，Mg2Si細(xì)化為極細(xì)小顆粒。ECAP細(xì)化鎂合金機(jī)制為大塑性引起的連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。
　　 (2)由于ECAP細(xì)化了實(shí)驗(yàn)合金組織，使合金力

5、學(xué)性能得到大幅度提高。AZ61-4Si合金經(jīng)4道次變形屈服強(qiáng)度提高128％，抗拉強(qiáng)度增加89％，伸長(zhǎng)率提高340％；8道次后，屈服強(qiáng)度進(jìn)一步提高；但抗拉強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率略有降低。ZK60-4Si合金經(jīng)4道次變形后屈服強(qiáng)度提高90％，抗拉強(qiáng)度提高63％，伸長(zhǎng)率提高203％；ECAP8道次后，屈服強(qiáng)度略有下降，抗拉強(qiáng)度有較大幅度提高，實(shí)驗(yàn)合金硬度隨擠壓道次增加而增大。
　　 (3)實(shí)驗(yàn)合金鑄態(tài)組織中Mg2Si相為漢字狀，拉伸斷裂時(shí)，α-