合金化與高溫變形對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、以高強度為設計目標的新型變形鎂合金，熔煉方便、價格低廉，尤其是在雙級時效處理后其強度能達到ZK60的水平，符合低成本、高性能的要求，具有廣闊的應用前景。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的局限。因此，研究添加其它廉價的合金元素，構成多元鎂合金進一步提高ZM61合金的綜合性能是非常有必要的。流變應力是材料的基本性能之一，它不僅

2、受合金化學成分、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系，對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果，本文以Mg-6.0Zn-1.3Mn-1.0Ce為基合金，研究了Cu元素對合金組織和性能的影響。結果表明:
　　 (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化，共晶轉變溫度升高，

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

4、。
　　 其次，選取最佳合金成分Mg-6.0Zn-1.3Mn-1.0Ce-0.5Cu進行熱壓縮模擬試驗，研究了變形溫度、變形速度和變形量對合金流變應力和組織的影響規(guī)律，結果表明:
　　 (1)合金在T=250～400℃、(ε)=1.0～10s-1條件下壓縮時，流變曲線表現(xiàn)出明顯的動態(tài)再結晶特征;當T=250～400℃、(ε)=0.1s-1時，流變曲線具有動態(tài)回復的特征;而當T=250～400℃、(ε)=50s-1時，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)生了動態(tài)再結晶，隨變形溫度和變形速率的升高，再結晶程度逐漸增大。晶界處的再結晶類型為非連續(xù)動態(tài)再結晶，晶內(nèi)的再結晶類型包括連續(xù)動態(tài)再結晶和基于孿生再結晶兩種。
　　 (3)雙級時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