Y元素對(duì)ZK20鎂合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料具有廣闊的應(yīng)用前景。但因其屬密排六方晶格結(jié)構(gòu)而塑性變形能力不及鋁和鋼，增加了鎂合金塑性加工的難度和生產(chǎn)制備成本，為此近年的新型鎂合金開發(fā)研究中，已經(jīng)開始重視通過變形鎂合金中合金相設(shè)計(jì)和采用新變形工藝等方式，在保證強(qiáng)度的同時(shí)提高變形鎂合金的加工塑性。Mg-Zn系鎂合金由于其具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性成為研究熱點(diǎn)之一。但目前應(yīng)用較為廣泛的Mg-Zn系合金為鋅含量較高的高強(qiáng)度鎂合金，塑性變形能力差。
　　 為開發(fā)

2、高塑性的變形鎂合金，本文對(duì)低鋅含量鎂鋅鋯系合金中添加Y后的若干特性和優(yōu)勢(shì)展開了研究。通過在ZK20合金中加入MgY中間合金，得到含不同Y質(zhì)量百分比的半連續(xù)鑄坯，研究Y對(duì)低鋅鎂鋅鋯系合金的鑄態(tài)組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律及機(jī)理，獲取低Zn條件下鎂鋅鋯系合金中含Y相的類型隨Y含量的變化規(guī)律，得到綜合性能優(yōu)化的合金成分；優(yōu)化了擠壓前的均勻化退火工藝，并對(duì)經(jīng)過均勻化退火后含不同Y質(zhì)量百分比的合金鑄坯進(jìn)行擠壓變形，研究不同Y質(zhì)量百分比對(duì)擠壓制品組

3、織和力學(xué)性能的影響規(guī)律及機(jī)理，并結(jié)合綜合力學(xué)性能和添加合金元素的成本，選出了最佳合金成分。選用ZK20+0.9％Y合金進(jìn)行了擠壓工藝的優(yōu)化試驗(yàn)。
　　 研究結(jié)果表明：當(dāng)釔含量從0.9％-1.9％變化時(shí)，合金鑄態(tài)組織明顯細(xì)化，晶間化合物呈連續(xù)細(xì)網(wǎng)狀；當(dāng)釔含量達(dá)到3.7％時(shí)，晶間化合物呈不連續(xù)的粗網(wǎng)狀。當(dāng)Y從1.9％增加到5.8％時(shí)，鑄態(tài)合金強(qiáng)度逐步提高。Y含量為0.9％時(shí)，Y對(duì)組織的細(xì)化作用及適當(dāng)?shù)腤-相含量對(duì)塑性有利，延伸率達(dá)到

4、最大值24.8％；Y含量為3.7％時(shí)，W-相的數(shù)量因X-相的出現(xiàn)而減少，晶間化合物變?yōu)椴贿B續(xù)網(wǎng)狀分布，對(duì)塑性有利，合金綜合力學(xué)性能最佳，抗拉強(qiáng)度為232MPa，屈服強(qiáng)度124 Mpa，延伸率為23.5％。添加Y元素會(huì)提高合金的流變應(yīng)力，當(dāng)Y含量為3.7％時(shí)，流變應(yīng)力達(dá)到最大值85.7MPa。經(jīng)過420℃×12h均勻化退火，ZK20+3.7％Y合金中W-相得以消除。經(jīng)過480℃熱擠壓變形后，添加Y元素的合金較ZK20合金晶粒顯著細(xì)化,由于

5、均勻化退火可消除部分組織偏析和成分偏析，加之熱擠壓變形產(chǎn)生的再結(jié)晶細(xì)化效果，變形合金的強(qiáng)度較鑄態(tài)合金有很大提高。隨著Y含量的增加，變形合金強(qiáng)度和塑性都逐漸提高，Y含量為5.8％時(shí)，達(dá)到最大抗拉強(qiáng)度為279MPa，當(dāng)Y含量為5.8％時(shí)，延伸率達(dá)到28.1％。研究發(fā)現(xiàn)，X-相的存在對(duì)合金的塑性有利，當(dāng)Y含量超過3.7％后，合金延伸率隨著X-相含量的增加而增大。優(yōu)化出的ZK20+0.9％Y合金經(jīng)過330℃熱擠壓變形后，合金強(qiáng)度達(dá)到322MPa