稀土元素對ZK60合金組織性能和熱變形行為的影響.pdf

1、本文主要研究稀土元素種類和含量對ZK60系合金組織性能的影響，利用金相顯微鏡、x射線衍射儀及掃描電鏡對合金微觀組織、相組成和元素分布等進(jìn)行了分析，并討論兩種熱處理制度對合金力學(xué)性能的影響，最后研究了合金熱變形行為。結(jié)果表明： 1)通過對鑄態(tài)組織進(jìn)行金相觀察和XRD相分析可知：在ZK60合金中分別添加稀土元素Ce或Y可以細(xì)化鑄態(tài)合金的晶粒，凈化晶界；稀土元素主要分布在晶界，形成熱穩(wěn)定性較好的稀土化合物，提高鎂合金的熱強(qiáng)性。此外，通

2、過均勻化退火可以有效的消除枝晶偏析。 2)試驗(yàn)合金經(jīng)過熱擠壓后，均發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶。添加稀土元素的合金再結(jié)晶晶粒較細(xì)小。細(xì)小的晶粒有利于提高合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率。 3)稀土元素可有效提高擠壓態(tài)、T<,5>和T<,6>熱處理態(tài)合金的力學(xué)性能。對T<,5>態(tài)合金常溫力學(xué)性能測試結(jié)果表明，ZK60-1.5Ce和ZK60-0.9Y合金具有最優(yōu)的綜合力學(xué)性能，ZK60-1.5Ce合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為：σ<,b>=338.

3、6Mpa、δ=15.6％；ZK60-0.9Y合金：σ<,b>=355.94Mpa、δ=15.86％。說明Y元素的強(qiáng)化作用優(yōu)于Ce元素。 4)對ZK60-1.5Ce和ZK60-0.9Y合金分別進(jìn)行T<,5>和T<,6>處理后，進(jìn)行常溫力學(xué)性能測試，結(jié)果表明：T<,5>態(tài)合金的抗拉強(qiáng)度高于T<,6>態(tài)，但是合金在T<,5>態(tài)的延伸率稍低于T<,6>態(tài)。在對合金塑性要求允許的條件下，建議采用T<,5>處理，可以滿足對合金強(qiáng)度、塑性的要

4、求。 5)ZK60-1.5Ce與ZK60-0.9Y合金在熱模擬壓縮過程中，流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率和變形溫度的變化而呈現(xiàn)出不同形式。在同一流變速率下，真應(yīng)力水平隨溫度的提高而降低，且低溫變形時，小應(yīng)變量范圍內(nèi)加工硬化作用明顯，達(dá)到峰值應(yīng)力后試樣斷裂或流變應(yīng)力進(jìn)入穩(wěn)態(tài)流變階段。在同一變形溫度下，材料的峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增大而增大，這表明這兩種合金都是正應(yīng)變速率敏感材料。在較低溫度下(T≤473K)，加工硬化和動態(tài)回復(fù)共同影響

5、合金組織性能，當(dāng)變形速度超過一定值合金發(fā)生斷裂。當(dāng)變形溫度高于523K后，動態(tài)再結(jié)晶成為影響材料組織性能的主要因素。 6)利用Zener-Hollomon關(guān)系式，通過線性回歸計算合金的變形激活能，結(jié)果表明：合金的變形激活能隨溫度的提高而提高，隨應(yīng)變速率的增大而增加。 7)ZK60合金分別添加Ce和Y稀土后，兩種合金變形激活能值均高于ZK60合金的激活能，說明稀土元素與鎂基體形成的第二相具有很好的熱穩(wěn)定性，提高了合金的強(qiáng)度

6、。且與ZK60-1.5Ce合金相比，ZK60-0.9Y合金具有更高的應(yīng)力指數(shù)、峰值應(yīng)力和變形激活能，說明稀土元素Y比Ce具有更好的強(qiáng)化作用。 8)對不同變形程度下ZK60-0.9Y合金、不同變形溫度下ZK60-1.5Ce合金的組織觀察結(jié)果表明：兩種變形參數(shù)對合金變形后的組織有明顯影響。在523K的變形溫度下，合金的部分區(qū)域已經(jīng)開始發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，而實(shí)際的熱擠壓過程中的變形速度遠(yuǎn)大于熱模擬試驗(yàn)過程中的變形速度，若在較低溫度下進(jìn)行變