Mg-Zn-Al變形鎂合金的研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、減震性好、電子屏蔽性能優(yōu)異及易回收等一系列的優(yōu)點(diǎn),近二十年來(lái),在汽車與電子產(chǎn)品中的應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品輕量化進(jìn)程中的關(guān)鍵材料。
　　 在目前工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用的鎂合金大多數(shù)采用鑄造工藝成形,但隨著現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)品的快速發(fā)展,對(duì)鎂合金的性能提出了越來(lái)越高的要求,傳統(tǒng)鑄造鎂合金已經(jīng)難以滿足高級(jí)領(lǐng)域的需求,因此新型變形鎂合金的研究和開(kāi)發(fā)逐漸成為鎂合金界關(guān)注的焦點(diǎn)。本文的研究對(duì)象就是基于

2、Mg-Zn-Al三元系的一類低成本高性能變形鎂合金。
　　 本文以ZA31(Mg-3Zn-1Al)為母合金,在它的成分基礎(chǔ)上分別增加Zn,Al含量,通過(guò)擠壓和軋制工藝制備了5種變形鎂合金。綜合運(yùn)用光學(xué)金相分析(OM),等離子耦合光譜(ICP),X射線衍射分析(XRD),掃描電鏡(SEM),X射線能譜分析(EDX),透射電鏡(TEM),差示掃描量熱分析儀(DSC)等多種現(xiàn)代分析和各種力學(xué)性能測(cè)試手段,系統(tǒng)研究了成分在Mg-(3-5

3、)Zn-(1-3)Al范圍內(nèi)的鎂鋅鋁合金的成分、工藝、組織和性能之間的相互關(guān)系。
　　 母合金ZA31的鑄態(tài)組織由α-Mg和Mg7Zn3相組成,后者呈致密的層片狀形貌。隨著Al含量的增加,中間相從Mg7Zn3相轉(zhuǎn)化成塊狀的ψ(Mg5Zn2Al2)相。當(dāng)Al含量增至3％(ZA33)時(shí),合金中除了ψ(Mg5Zn2Al2)相外,還有呈團(tuán)絮狀的γ(Mg17Al12)相出現(xiàn)。在母合金ZA31的成分基礎(chǔ)上,增加Zn的含量而維持Al含量不變時(shí)

4、,顯微組織中第二相的形貌沒(méi)有發(fā)生明顯變化,但是在Zn含量較高的ZA41和ZA51合金鑄態(tài)顯微組織中除α-Mg和Mg7Zn3相外,還有少量MgZn相。合金的鑄態(tài)組織中,中間相的體積分?jǐn)?shù)隨合金元素含量的增加而增加,且中間相的分布從分散狀態(tài)趨于連續(xù)的網(wǎng)狀。此外,各合金中的鑄態(tài)組織中都有少量準(zhǔn)晶存在。
　　 鑄態(tài)組織中的第二相在擠壓前的加熱過(guò)程中均溶入了基體相,因此各合金擠壓態(tài)的顯微組織均為單相α-Mg固溶體；各種合金經(jīng)過(guò)熱擠壓后發(fā)生了

5、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。與鑄態(tài)相比,擠壓后晶粒尺寸明顯減小。擠壓工藝試驗(yàn)顯示,擠壓溫度越高,擠壓比越大,擠壓態(tài)組織中晶粒越細(xì)小。各合金經(jīng)形變加工后,力學(xué)性能得到大幅度提高。熱擠后合金力學(xué)性能的改善是細(xì)晶強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化共同作用的結(jié)果,而軋制后各合金沒(méi)有完成再結(jié)晶,因此軋態(tài)試樣強(qiáng)度的提高主要是由于形變強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化。
　　 熱處理試驗(yàn)結(jié)果顯示,ZA33合金經(jīng)過(guò)T5和T6熱處理之后,試樣中出現(xiàn)了片狀和桿狀析出物。ZA51合金經(jīng)過(guò)T5和T6熱處理之