论文部分内容阅读
本研究选用变形镁合金中的AZ31和ZK60合金为薄板材料的基础成分,运用合金化的方法并参考Pandat相图计算结果完成合金成分设计。选取Si、Sb合金元素,依靠两种合金元素与Mg所形成的新相,替代AZ31合金中热稳定性较低的β-Mg17Al12相,提高合金的力学性能。借助稀土Gd、Y与Mg形成高热稳定性化合物,改善ZK60合金因Zn含量的较高而引起的耐热性差、热裂倾向严重、塑性差等缺点。实验综合利用了光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、室温拉伸、硬度测试、塑性变形等实验手段,对改性AZ31和改性ZK60合金进行了微观组织分析及力学性能测试。改性AZ31合金的研究表明,Si能够细化AZ31合金组织,但生成的Mg2Si相极易呈现汉字状形貌,降低合金室温力学性能。而Sb的加入,可以改善Mg2Si的形貌,并且也可以细化合金组织,有助于合金室温力学性能的提高。当合金的成分为AZ31-0.5Si-1.0Sb时,合金表现出最佳的室温性能。AZ31-0.5Si-1.0Sb合金经过390℃×14h的均匀化处理,可以改善铸锭成分均匀性、消除偏析、提高合金的塑性。在变形温度达到380℃时,AZ31-0.5Si-1.0Sb合金变形较为充分,组织中出现了较多的动态再结晶晶粒,材料发生软化,塑性提高,有利于进一步变形。总变形量为73.0%时,合金的室温抗拉强度到273.5MPa,远远高于铸态性能,进行退火后,抗拉强度降低,延伸率提高。改性ZK60合金的研究表明,在ZK60合金中添加稀土元素Gd和Y,合金显微组织发生了变化,晶粒得到明显细化的同时,合金的力学性能也得到了一定的提高。当合金的成分为ZK60-1.8Gd-0.4Y时,室温抗拉强度达到221.2MPa,延伸率为7.4%,均达到最大值。经过400℃×3h+470℃×18h的均匀化处理,ZK60-1.8Gd-0.4Y合金的晶内偏析的消除、晶界的粗大相大部分溶解,合金成分均匀,塑性提高。通过对.ZK60、ZK60-1.8Gd和ZK60-1.8Gd-0.4Y三种合金在相同的温度下进行塑性变形可以看到,ZK60-1.8Gd-0.4Y变形后的组织发生了充分的再结晶,呈现出细小的等轴晶,第二相弥散分布于基体中,力学性能优于其他两种材料。变形后的ZK60-1.8Gd-0.4Y合金经过200℃×30h的人工时效,抗拉强度显著升高,达到316.4MPa,但延伸率有所下降。