Sn對(duì)ZM61合金熱加工性及高溫力學(xué)性能的影響.pdf

1、本文利用金相組織觀察（OM），X射線衍射分析（XRD），掃描電子顯微觀察（SEM），能譜分析（EDS），熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)和高溫拉伸實(shí)驗(yàn)等方法，系統(tǒng)的研究了Sn含量對(duì)ZM61變形鎂合金顯微組織，熱加工性，高溫力學(xué)性能和斷裂機(jī)制的影響。利用Gleeble-1500熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)均勻化態(tài)ZM61-4Sn合金的熱加工性進(jìn)行了研究，分析了變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)合金流變應(yīng)力和顯微組織的影響，計(jì)算了合金的變形激活能和應(yīng)力指數(shù)，建立了合金的本構(gòu)方程，繪

2、制了應(yīng)變?yōu)?.3和0.6時(shí)的熱加工工藝圖。利用電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試了擠壓態(tài)和時(shí)效態(tài)ZM61-xSn（x=0、2、4、6、8、10，wt.％）合金的高溫力學(xué)性能，研究了Sn含量對(duì)實(shí)驗(yàn)合金高溫力學(xué)性能的影響。利用掃描電子顯微鏡對(duì)高溫拉伸后的斷口進(jìn)行觀察，分析了Sn含量對(duì)合金高溫?cái)嗔褭C(jī)制的影響。
　　研究結(jié)果表明：熱壓縮變形過(guò)程中，均勻化態(tài)ZM61-4Sn合金具有穩(wěn)態(tài)流變特征，流變應(yīng)力隨變形程度的增加先增大后減小直到某一穩(wěn)態(tài)值，表現(xiàn)出明顯

3、的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。得出動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能Q=259.2KJ/mol，應(yīng)力常數(shù)n=12.47，平均應(yīng)力因子α=0.013，流變應(yīng)力方程：??=7.81×1023[sinh(0.013σ)]9.602exp(259.2/RT)。繪制出了合金應(yīng)變?yōu)?.3和0.6時(shí)的加工圖，結(jié)合加工圖和顯微組織分析得出合金的最優(yōu)加工工藝區(qū)間：320~400℃，0.001~0.031s-1。
　　擠壓態(tài)ZM61-xSn合金主要由α-Mg、α-Mn、Mg7Zn

4、3、Mg2Sn和 MgZn2相組成。Sn元素可細(xì)化合金顯微組織，ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10，wt.%)合金擠壓態(tài)的平均晶粒尺寸分別為15、11、8、5、4和3μm。實(shí)驗(yàn)合金的高溫強(qiáng)度隨Sn含量的增多先增大后減小，ZM61-4Sn合金具有最優(yōu)的高溫力學(xué)性能。180℃拉伸時(shí)，ZM61-4Sn合金的抗拉強(qiáng)度為216MPa，比 ZM61合金增加了59MPa。ZM61-xSn合金擠壓態(tài)延伸率隨 Sn含量的增加不斷升高，拉伸溫度

5、為300℃時(shí)，擠壓態(tài)ZM61-xSn(x=0、2、4、6、8、10，wt.%)合金的延伸率分別為113.8%、183.8%、235.8%、260.5%、258.6%和265.5%。實(shí)驗(yàn)合金的斷裂類型為韌性斷裂，斷口形貌主要由韌窩、撕裂棱、第二相顆粒和孔洞缺陷組成。隨拉伸溫度升高，韌窩由小而淺變得大而深，第二相顆粒數(shù)量逐漸減少，孔洞缺陷數(shù)量逐漸增多。
　　時(shí)效態(tài)ZM61-xSn合金的相組成為α-Mg、α-Mn、MgZn2和Mg2Sn

6、相。隨Sn含量增多，合金顯微組織的細(xì)化效果增強(qiáng)，ZM61-xSn（x=0、2、4、6、8、10， wt.%）合金經(jīng)固溶時(shí)效處理后平均晶粒尺寸分別為59、51、48、42、25和19μm。添加Sn元素可改善析出強(qiáng)化效果，使合金的高溫強(qiáng)度提高，但Sn含量過(guò)多時(shí)，在合金中形成塊狀Mg2Sn相，會(huì)降低析出強(qiáng)化效果。對(duì)于時(shí)效態(tài)ZM61-xSn合金，當(dāng)Sn含量為6%時(shí)，強(qiáng)度最高。180℃拉伸時(shí)，ZM61-6Sn合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為273

7、MPa和256MPa比 ZM61合金分別提高了42MPa和49MPa。ZM61-xSn合金時(shí)效態(tài)的延伸率隨 Sn含量增多逐漸降低，300℃拉伸時(shí)，時(shí)效態(tài)ZM61-xSn（x=0、2、4、6、8、10，wt.%）合金的延伸率分別為38.5%、14.6%、13.7%、9.6%、7.9%和6.9%。主要由于隨Sn含量增多，時(shí)效后大量塊狀第二相沿晶界析出，降低了晶界結(jié)合力，導(dǎo)致合金高溫延伸率大大降低。ZM61合金在180~300℃溫度范圍內(nèi)拉伸