時(shí)效處理對變形鎂合金組織性能的影響研究.pdf

1、鎂合金具有比重小、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性能好、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車制造、電子音響設(shè)備、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。此外，鎂在地球上有豐富的資源。近年來，節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的要求促進(jìn)了鎂合金應(yīng)用的快速增長。目前的鎂合金零部件主要通過壓鑄的方法生產(chǎn)，但壓鑄件的力學(xué)性能較低，故變形鎂合金因具有高強(qiáng)度、高延伸率等力學(xué)性能而引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。本文以AZ80和ZK60兩種典型的高強(qiáng)度變形鎂合金為研究對象，考察了時(shí)效熱處理工藝對

2、微觀組織和力學(xué)性能的影響，并對材料的時(shí)效強(qiáng)化機(jī)理及斷裂行為進(jìn)行了研究。 本論文通過適當(dāng)?shù)臒崽幚硪?guī)范，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、及力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)等手段，以拉伸試驗(yàn)和常溫沖擊試驗(yàn)為內(nèi)容，綜合探討了固溶時(shí)效規(guī)范對析出相形態(tài)及分布從而影響合金力學(xué)性能，得到了如下的研究結(jié)果： (1)AZ80鎂合金硬度隨時(shí)效溫度的升高而增大，而韌性卻隨溫度升高而降低；AZ80鎂合金的抗拉強(qiáng)度σb，屈服強(qiáng)度σ0.2，比例極限σp延伸率δ，斷面收

3、縮率(ψ)具有相類似的整體變化趨勢，基本變化趨勢均為隨時(shí)效溫度的升高，先增大后降低，在170℃均存在峰值；在140-200℃時(shí)效合金的上述性能都比較高。形成以上結(jié)論的原因：根據(jù)相圖分析，鑄態(tài)Mg-Zn-Al合金中的相主要有Mg17Al12和二元Mg-Zn相。從AZ80鎂合金的金相組織可以看出，隨著時(shí)效溫度的升高，由于第二相β-Mg17Al12離異共晶體從非連續(xù)析出，轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)析出，從而形成網(wǎng)狀組織。由于β-Mg17Al12在低溫時(shí)較軟，

4、起不到釘扎晶界的作用，故機(jī)械性能下降，從而合金韌性較高，硬度較低。第二相β-Mg17Al12形成網(wǎng)狀分布的溫度范圍在高于170℃，組織呈網(wǎng)狀時(shí)力學(xué)性能都比較差，170℃是其過時(shí)效溫度。AZ80鎂合金斷口主要呈河流狀花樣，故其常溫?cái)嗔褜儆诮饫頂嗔?。隨時(shí)效溫度升高，斷口河流狀花樣由細(xì)小零亂轉(zhuǎn)變?yōu)橼呄蛞恢碌拇执笃瑺?，脆斷性加劇。從組織來看，在高溫時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，脆性的Mg17Al12相連續(xù)分布于晶界，若有裂紋源存在，裂紋極易沿著網(wǎng)狀擴(kuò)展，從而

5、導(dǎo)致材料的脆性斷裂傾向增大。 根據(jù)上述力學(xué)性能的變化規(guī)律可知，140-170℃綜合力學(xué)性能較高，因此AZ80鎂合金適宜時(shí)效處理溫度為170℃左右。 (2)ZK60鎂合金的硬度和沖擊韌性隨著時(shí)效溫度的升高，呈現(xiàn)相反的變化趨勢，硬度先升高后將低，在170℃最大；沖擊韌性先降低后增大，在170℃沖擊最低，此外硬度在140-170℃變化較大，而沖擊韌性在110-170℃變化較快。ZK60鎂合金在低溫時(shí)效時(shí)具有較高的沖擊韌性，其它

6、力學(xué)性能(如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、硬度、比例極限等)均在140-170℃具有較高的值。ZK60鎂合金常溫?cái)嗔褜儆跍?zhǔn)解理斷裂。該合金適宜在140～200℃進(jìn)行時(shí)效處理。 此外，通過分析比較AZ80鎂合金與ZK60鎂合金的組織性能發(fā)現(xiàn)：Z80和ZK60鎂合金由于添加元素的不同(AZ80主添加元素為Al，ZK60主添加元素為Zn)，從而導(dǎo)致其組織分布及形態(tài)的不同。ZK60由于加入Zr而晶粒較AZ80細(xì)小，故通常情況下