雜質(zhì)元素對ZK60鎂合金組織與性能的影響.pdf

1、鎂合金由于具有低密度、高比強度及比剛度、優(yōu)良的阻尼性能，使其獲得了在減輕重量方面有重要需求的汽車、航空航天等工業(yè)的大量關(guān)注。然而，又由于鎂合金存在絕對強度偏低、室溫塑韌性差、變形加工困難、易腐蝕等缺點限制了其廣泛應(yīng)用。因此科研工作者們采用了很多措施包括晶粒細化、熱處理以及合金化來發(fā)展高性能變形鎂合金用以克服上述提及的不足之處。除此之外，提高純度被認為是一種獲得高性能鎂合金的有效方法。在過去的幾十年，人們大量關(guān)注的是雜質(zhì)元素對耐腐蝕性能的

2、影響。ZK60鎂合金是最典型的高強度變形鎂合金之一，而關(guān)于雜質(zhì)含量對ZK60鎂合金組織結(jié)構(gòu)、力學性能、成形性能及阻尼性能的影響方面的研究相當缺乏。
　　 本文采用半連續(xù)鑄造并通過控制鎂合金熔體的靜置時間，制備了具有不同雜質(zhì)含量的兩種ZK60鎂合金材料。并采用金相分析、X衍射分析(XRD)、差熱分析(DSC)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、室溫拉伸、顯微硬度及阻尼測試等實驗手段，研究了雜質(zhì)含量對ZK60鎂合金在不同狀態(tài)下

3、的組織和性能的影響。由此得到的研究結(jié)果如下：
　　 ①雜質(zhì)元素的含量對合金在鑄態(tài)下的物相種類并沒有產(chǎn)生明顯影響，它們的鑄態(tài)組織包括粗大的α-Mg基體以及沿晶界成網(wǎng)狀分布的Mg-Zn共晶化合物。隨著雜質(zhì)含量的降低，第二相析出物的數(shù)量有所降低，同時鑄態(tài)晶粒尺寸有所增大。但熱擠壓變形后，隨雜質(zhì)含量的降低，合金的晶粒更細小、組織更均勻。
　　 ②兩種合金在擠壓態(tài)下具有相近的斷裂延伸率，表明雜質(zhì)元素含量對材料塑性無明顯影響。然而隨

4、著雜質(zhì)含量的降低，抗拉強度與屈服強度均得到了提高，并且加工硬化能力有所下降。經(jīng)過T5熱處理后，雜質(zhì)元素含量對合金屈服強度的影響更為明顯，純度較高樣品的拉伸屈服強度可達295MPa，比純度較低樣品高出36MPa。
　　 ③在軋制成形性能方面，隨著雜質(zhì)元素的減少，合金在軋制變形過程中的加工硬化能力減弱，邊裂起始變形量增大，軋制塑性變形能力提高。增加軋制單道次壓下量，雜質(zhì)含量對合金軋制成形性能的影響更加突出。當單道次壓下量為20％時，

5、雜質(zhì)含量下降導致邊裂起始變形量提高24％。
　　 ④降低雜質(zhì)元素含量提高了ZK60鎂合金在鑄態(tài)、擠壓態(tài)和T4熱處理態(tài)下的阻尼性能，其中擠壓態(tài)下合金阻尼值的增加最為顯著，增加幅度約為38％。這可能是由于純度的提高，減少了雜質(zhì)元素和第二相析出物對可動位錯的釘扎，以及改善了位錯特征。
　　 ⑤半連續(xù)鑄造過程中，通過適當延長鎂熔體的靜置時間，降低了ZK60鎂合金中的雜質(zhì)含量，使得合金的拉伸強度、軋制成形性能以及阻尼性能均得到了提