高性能鎂合金薄板的合金設(shè)計及制備研究.pdf

1、本研究選用變形鎂合金中的AZ31和ZK60合金為薄板材料的基礎(chǔ)成分，運用合金化的方法并參考Pandat相圖計算結(jié)果完成合金成分設(shè)計。選取Si、Sb合金元素，依靠兩種合金元素與Mg所形成的新相，替代AZ31合金中熱穩(wěn)定性較低的β-Mg17Al12相，提高合金的力學性能。借助稀土Gd、Y與Mg形成高熱穩(wěn)定性化合物，改善ZK60合金因Zn含量的較高而引起的耐熱性差、熱裂傾向嚴重、塑性差等缺點。實驗綜合利用了光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能譜

2、分析(EDS)、室溫拉伸、硬度測試、塑性變形等實驗手段，對改性AZ31和改性ZK60合金進行了微觀組織分析及力學性能測試。改性AZ31合金的研究表明，Si能夠細化AZ31合金組織，但生成的MgESi相極易呈現(xiàn)漢字狀形貌，降低合金室溫力學性能。而Sb的加入，可以改善Mg2Si的形貌，并且也可以細化合金組織，有助于合金室溫力學性能的提高。當合金的成分為AZ31-0.5Si-1.0Sb時，合金表現(xiàn)出最佳的室溫性能。AZ31-0.5Si-1.0

3、Sb合金經(jīng)過390℃×14h的均勻化處理，可以改善鑄錠成分均勻性、消除偏析、提高合金的塑性。在變形溫度達到380℃時，AZ31-0.5Si-1.0Sb合金變形較為充分，組織中出現(xiàn)了較多的動態(tài)再結(jié)晶晶粒，材料發(fā)生軟化，塑性提高，有利于進一步變形。總變形量為73.0％時，合金的室溫抗拉強度到273.5MPa，遠遠高于鑄態(tài)性能，進行退火后，抗拉強度降低，延伸率提高。改性ZK60合金的研究表明，在ZK60合金中添加稀土元素Gd和Y，合金顯微組織

4、發(fā)生了變化，晶粒得到明顯細化的同時，合金的力學性能也得到了一定的提高。當合金的成分為ZK60-1.8Gd-0.4Y時，室溫抗拉強度達到221.2MPa，延伸率為7.4％，均達到最大值。經(jīng)過400℃×3h+470℃×18h的均勻化處理，ZK60-1.8Gd-0.4Y合金的晶內(nèi)偏析的消除、晶界的粗大相大部分溶解，合金成分均勻，塑性提高。通過對ZK60、ZK60-1.8Gd和ZK60-1.8Gd-0.4Y三種合金在相同的溫度下進行塑性變形可以