合金化與高溫變形對(duì)Mg-Zn-Mn-Ce合金組織和性能的研究.pdf

1、Mg-6Zn-1Mn(ZM61)鎂合金是一種以高鋅為基礎(chǔ)、以高強(qiáng)度為設(shè)計(jì)目標(biāo)的新型變形鎂合金，熔煉方便、價(jià)格低廉，尤其是在雙級(jí)時(shí)效處理后其強(qiáng)度能達(dá)到ZK60的水平，符合低成本、高性能的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，ZM61合金的發(fā)展受到晶粒粗大、塑形較低、耐熱性差，容易引起顯微疏松和熱裂傾向等缺點(diǎn)的局限。因此，研究添加其它廉價(jià)的合金元素，構(gòu)成多元鎂合金進(jìn)一步提高ZM61合金的綜合性能是非常有必要的。流變應(yīng)力是材料的基本性能之一，它不僅

2、受合金化學(xué)成分、變形溫度、變形程度和變形速度的影響，也與變形過程中材料組織演變有密切關(guān)系，對(duì)制定熱加工工藝及研究金屬塑性變形理論都具有重要意義。
　　 首先，基于本課題組之前的研究結(jié)果，本文以Mg-6.0Zn-1.3Mn-1.0Ce為基合金，研究了Cu元素對(duì)合金組織和性能的影響。結(jié)果表明:
　　 (1)Cu元素的加入使合金的共晶組織有CuMgZn新相的產(chǎn)生。隨著Cu含量的升高，鑄態(tài)合金晶粒尺寸逐漸細(xì)化，共晶轉(zhuǎn)變溫度升高，

3、晶界處的共晶組織發(fā)生粗化。Cu含量為0.5％時(shí)，鑄態(tài)力學(xué)性能最佳，室溫抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為223.7MPa、15.35％。
　　 (2)經(jīng)T4+雙級(jí)時(shí)效后，Mg-6.0Zn-1.3Mn-1.0Ce-0.5Cu合金相比本文中其他合金強(qiáng)化效果顯著，布氏硬度高達(dá)81.3HBW，室溫抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為261.3MPa、5.89％，高溫(200℃)抗拉強(qiáng)度和伸長率分別為180.7MPa、21.66％。該合金成分具有最佳的綜合力學(xué)性能

4、。
　　 其次，選取最佳合金成分Mg-6.0Zn-1.3Mn-1.0Ce-0.5Cu進(jìn)行熱壓縮模擬試驗(yàn)，研究了變形溫度、變形速度和變形量對(duì)合金流變應(yīng)力和組織的影響規(guī)律，結(jié)果表明:
　　 (1)合金在T=250～400℃、(ε)=1.0～10s-1條件下壓縮時(shí)，流變曲線表現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征;當(dāng)T=250～400℃、(ε)=0.1s-1時(shí)，流變曲線具有動(dòng)態(tài)回復(fù)的特征;而當(dāng)T=250～400℃、(ε)=50s-1時(shí)，流變

5、曲線出現(xiàn)了不連續(xù)屈服現(xiàn)象，并且隨著溫度的升高，不連續(xù)屈服現(xiàn)象越發(fā)明顯。
　　 (2)在T=250～400℃、(ε)=0.1～50s-1條件的高溫壓縮過程中合金均發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，隨變形溫度和變形速率的升高，再結(jié)晶程度逐漸增大。晶界處的再結(jié)晶類型為非連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，晶內(nèi)的再結(jié)晶類型包括連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和基于孿生再結(jié)晶兩種。
　　 (3)雙級(jí)時(shí)效后的析出相主要有桿狀β'1(MgZn2)相、圓盤狀盧β'2(MgZn'2)相、長條