熱處理對(duì)Mg-6Zn-1Cu-xCe合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂合金在高溫下容易燃燒，形成氧化夾雜降低產(chǎn)品性能，半固態(tài)成形工藝可在較低成形溫度下制備鎂合金產(chǎn)品，既能減少夾雜的產(chǎn)生又能延長(zhǎng)模具使用壽命。然而，目前用于半固態(tài)成形的鎂合金局限在 AZ91等牌號(hào)合金上，這些合金熱處理強(qiáng)化作用較差，不利于發(fā)揮半固態(tài)壓鑄成形后可進(jìn)行熱處理的優(yōu)勢(shì)，因此，研究適用于半固態(tài)成形的新型鎂合金勢(shì)在必行。Mg-Zn-Cu系列合金熱處理強(qiáng)化作用較好，但該合金系的半固態(tài)組織變化及優(yōu)化研究尚不深入。本文在ZC61合金的基礎(chǔ)上添

2、加Ce元素，并借助XRD、OM、SEM、TEM等手段及拉伸試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行以下研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴ZC61合金的鑄態(tài)組織主要由基體α-Mg、CuMgZn及 MgZn2共晶相組成。Ce元素的添加量增加時(shí)，有少量的Mg12Ce相形成，合金晶粒逐步細(xì)化，抗拉強(qiáng)度和延伸率均呈先上升后下降的趨勢(shì)。合金斷裂方式由解理斷裂向準(zhǔn)解理斷裂轉(zhuǎn)變，再向解理斷裂轉(zhuǎn)變。在Ce含量為0.5%時(shí)，合金晶粒最為細(xì)小，且抗拉強(qiáng)度和延伸率均達(dá)到最大值。⑵采用

3、等溫?zé)崽幚矸ㄑ芯緾e含量，保溫溫度和保溫時(shí)間對(duì)合金半固態(tài)組織的影響。結(jié)果表明：隨Ce含量增加，非枝晶顆粒明顯細(xì)化，且當(dāng)Ce含量達(dá)到0.7%時(shí)，固相率會(huì)急劇下降。Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金在600℃保溫25min時(shí)，可獲得理想半固態(tài)組織，其顆粒尺寸、形狀因子和固相率分別為57μm、1.16和68%。另外，半固態(tài)組織中的固相主要由初生α1(Mg)相和二次凝固的α2(Mg)相組成。半固態(tài)組織演變過(guò)程為：共晶組織溶解與α-Mg的粗化→

4、分離→球化→合并與長(zhǎng)大。顆粒分離機(jī)制包括亞晶界浸潤(rùn)機(jī)制和根部重熔機(jī)制。當(dāng)固、液兩相達(dá)到平衡階段時(shí)，非枝晶顆粒發(fā)生 Ostwald熟化。⑶研究了熱處理對(duì)Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金鑄態(tài)組織和性能的影響，結(jié)果表明：在405℃固溶24h后，共晶相會(huì)發(fā)生大量溶解，沿晶界分布的殘余共晶相以細(xì)小、彌散的顆粒狀存在。經(jīng)時(shí)效后，CuMgZn和 MgZn2等沉淀相分別在晶界和晶內(nèi)均有析出。提高時(shí)效溫度后，沉淀相的數(shù)量減少，抗拉強(qiáng)度和顯微硬度降低。

5、在160℃時(shí)效20 h時(shí)，抗拉強(qiáng)度和顯微硬度均達(dá)到最大值，分別為256MPa和84VHN。分析峰值時(shí)效下的 TEM照片可知，垂直于滑移面的棒狀β1'相強(qiáng)化作用明顯，而平行于盤狀滑移面的β2'相的強(qiáng)化效果則弱了很多。對(duì)比斷口形貌可知：在鑄態(tài)拉伸時(shí)，斷裂方式為沿晶及解理斷裂；在固溶態(tài)拉伸時(shí)，斷裂方式為穿晶及準(zhǔn)解理斷裂；在時(shí)效態(tài)拉伸時(shí)，斷裂方式為穿晶及混合斷裂。⑷研究了熱處理對(duì)Mg-6Zn-1Cu-0.5Ce合金半固態(tài)組織的影響后表明，半固態(tài)