Sn對(duì)ZM61合金組織及性能的影響.pdf

1、本文利用金相顯微組織觀察、掃描電子顯微鏡觀察、能譜分析、差熱分析、X射線衍射分析以及室溫力學(xué)性能測試等方法，系統(tǒng)地研究了Sn含量對(duì)ZM61變形鎂合金顯微組織和室溫力學(xué)性能的影響；利用阿基米德原理對(duì)不同含Sn量的ZM61變形鎂合金進(jìn)行了密度測試，得出了含Sn量10％以下的ZM61變形鎂合金的密度范圍；利用顯微硬度測試研究了ZM61-4Sn變形鎂合金在不同溫度下進(jìn)行單、雙級(jí)時(shí)效的時(shí)效硬化行為，得出不同溫度下的時(shí)效硬化曲線；利用透射電子顯微鏡

2、研究了ZM61-4Sn變形鎂合金中Sn的存在形式及與其他化合物之間的關(guān)系。
　　 研究結(jié)果表明：(1)ZM61-xSn的鑄態(tài)組織主要由α-Mg基體、偏聚在晶界和枝晶間的化合物以及枝晶內(nèi)部高次枝晶臂之間彌散相組成。Sn的加入可以明顯的細(xì)化鑄態(tài)組織，其中ZM61合金的二次枝晶間距為149μm，ZM61-10Sn合金二次枝晶間距僅為71μm。經(jīng)均勻化處理后ZM61合金中的共晶化合物大部分溶解；隨著Sn含量的增加，ZM61-xSn合金均

3、勻化效果越來越差，未溶的大塊化合物逐漸增多，經(jīng)分析這些化合物大部分是Mg2Sn相，這可能是由于Mg2Sn相是高溫相(熔點(diǎn)770℃)，均勻化溫度較低不能使其達(dá)到較好的均勻化效果。Sn加入量不高于10％時(shí)，鑄態(tài)合金的密度在1.8315g/Cm3與1.9758g/cm3之間。
　　 (2)熱擠壓過程中，未溶第二相形成擠壓流線，逐漸增多的擠壓流線阻礙再結(jié)晶晶粒的長大，使流線及其周圍的晶粒細(xì)小，流線之間的晶粒較大，組織不均勻。隨著Sn含量

4、的增加：擠壓態(tài)ZM61-xSn合金的室溫力學(xué)性能逐漸增加，但當(dāng)含Sn量高于2％后，力學(xué)性能的增加不明顯；隨著大塊Mg2Sn相逐漸增多，嚴(yán)重的降低了合金的塑性。綜合考慮得到擠壓態(tài)ZM61-2Sn合金的綜合力學(xué)性能最佳，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率分別為274MPa、334MPa、8.6％。擠壓態(tài)ZM61-xSn合金隨著Sn含量的增加合金斷口的韌窩逐漸被撕裂棱和解理臺(tái)階所代替，其斷裂方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兊拇嘈詳嗔?，并且隨著第二相顆粒的尺寸逐漸增

5、加，第二相顆粒上的裂紋越來越明顯，裂紋尺寸也越來越大。ZM61合金中但Sn含量不高于10％時(shí)，合金的密度范圍是1.8317g/cm3到2.0158g/cm3。ZM61-xSn合金較適合的固溶工藝為440℃/2h，固溶過程中再結(jié)晶晶粒發(fā)生長大，Sn含量越高，對(duì)晶界擴(kuò)展的阻力越大，晶粒越細(xì)小。
　　 (3)經(jīng)單級(jí)時(shí)效處理后，合金中除已存在的塊狀Mg2Sn和單質(zhì)Mn外，析出了大量的MgZn2相；根據(jù)時(shí)效硬化曲線得出ZM61-xSn合金

6、較優(yōu)的單級(jí)時(shí)效工藝條件為：440℃/2h+180℃/10h。ZM61-xSn合金在440℃/2h+180℃/10h條件下時(shí)效，得到ZM61-4Sn的綜合性能最佳，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率分別為：358MPa、379MPa和4.2％。根據(jù)時(shí)效硬化曲線得出ZM61-xSn合金較優(yōu)的雙級(jí)時(shí)效工藝條件為：440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h。ZM61-xSn合金經(jīng)440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h雙級(jí)時(shí)效處理后，ZM

7、61-4Sn的綜合力學(xué)性能最佳，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率分別為：358MPa、374MPa和4.6％。ZM61-xSn合金中，ZM61-4Sn經(jīng)雙級(jí)440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h條件下時(shí)效，得到的綜合力學(xué)性能最佳，其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率分別為：358MPa、374MPa和4.6％。
　　 (4)對(duì)ZM61-4Sn合金在180℃進(jìn)行單級(jí)時(shí)效及雙級(jí)時(shí)效的組織進(jìn)行TEM分析可以得到：單級(jí)時(shí)效與雙級(jí)時(shí)效的組

8、織演變規(guī)律基本類似，欠時(shí)效時(shí)組織中以β1'相的形核和伸長為主；峰時(shí)效時(shí)桿狀β1'相的數(shù)量達(dá)到最大化；峰時(shí)效以后，盤狀β2'相的數(shù)量逐漸增多，桿狀β1'相不斷粗化；所不同的是：單級(jí)時(shí)效幾乎在整個(gè)時(shí)效過程中都有盤狀的Mg2Sn相析出：雙級(jí)時(shí)效過程中幾乎沒有發(fā)現(xiàn)盤狀的Mg2Sn相。在時(shí)效態(tài)ZM61-xSn合金中，以Mg-Zn相的時(shí)效析出強(qiáng)化作用為主，Sn元素的強(qiáng)化作用與其疊加，使合金的性能獲得顯著提高。Sn在ZM61合金中以固溶于基體、塊狀M