稀土Er對擠壓態(tài)AX21鎂合金微觀組織結(jié)構(gòu)及性能的影響.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料正逐漸被廣泛應(yīng)用，尤其是變形鎂合金已經(jīng)取得了引人注目的成就。但是由于室溫塑性變形能力和高溫?zé)岱€(wěn)定性能差等特點(diǎn)，大大限制了鎂合金的推廣應(yīng)用，因此開發(fā)出一種新的滿足工業(yè)要求的高性能鎂合金成為目前重要的研究方向。含稀土的鎂合金顯示了良好的室溫和高溫性能，并有潛力成為滿足實際要求的高性能合金系。
　　 本課題以ZK21(Mg-1.5％Zn-0.6％Zr，wt.％)變形鎂合金為基礎(chǔ)合金，采用稀土元素Er進(jìn)行改性

2、，使用金相電鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡及能譜分析等實驗手段研究了Er含量在0～4.0％范圍內(nèi)合金的擠壓態(tài)、擠壓后熱處理態(tài)的顯微組織；分析了稀土Er在合金中的存在形式及其對合金微觀結(jié)構(gòu)和組織熱穩(wěn)定性的影響，探討了不同溫度和時間的熱處理對擠壓態(tài)合金顯微組織的演變及力學(xué)性能的影響。
　　 研究結(jié)果表明，擠壓態(tài)ZK21合金中存在兩種形態(tài)的Mg-Zn相。加入合金元素Er之后，改變了合金中的第二相種類和數(shù)量，合金中出現(xiàn)了兩種形態(tài)的M

3、g-Zn-Er相，分別是不規(guī)則四邊形相和桿狀相；合金中Mg-Zn共晶相數(shù)量減少。而且在加入Er的合金的基體中出現(xiàn)了大量條紋狀的組織形態(tài)。
　　 擠壓態(tài)稀土合金的力學(xué)性能曲線上在應(yīng)變量2％～3％附近出現(xiàn)了具有明顯上下屈服點(diǎn)的屈服平臺。將試樣拉伸至下屈服點(diǎn)后進(jìn)行卸載再立即加載拉伸至應(yīng)變量15％，屈服現(xiàn)象依然存在。第二次加載后產(chǎn)生的屈服程度比第一次有所減弱，表現(xiàn)在兩個方面：a、上下屈服點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值之差減??；b、第二次屈服的屈服平臺

4、寬度變窄。
　　 稀土元素能夠在熱擠壓過程中促進(jìn)合金的動態(tài)再結(jié)晶，在后續(xù)的熱處理中提高合金發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶的臨界溫度。對于350℃擠壓態(tài)合金，隨著Er含量的增多再結(jié)晶晶粒所占體積分?jǐn)?shù)逐漸增多；而對擠壓態(tài)合金進(jìn)行后續(xù)熱處理的過程中，合金發(fā)生明顯靜態(tài)再結(jié)晶的溫度隨Er含量的增加而提高。
　　 稀土Er的加入能夠提高合金熱處理過程中靜態(tài)再結(jié)晶晶粒長大的激活能。相同條件下熱處理，Er含量越高，合金的靜態(tài)再結(jié)晶晶粒越難長大。420℃

5、擠壓后的合金在后續(xù)熱處理之后，平均晶粒尺寸有所長大；合金組織形態(tài)較擠壓態(tài)時沒有明顯變化，主要由尺寸較大的和部分小的等軸晶晶粒組成。添加稀土Er的合金，晶粒尺寸隨Er含量的增加逐漸減小。Er的加入抑制了合金的再結(jié)晶晶粒長大，提高了合金的熱穩(wěn)定性。
　　 稀土Er具有促進(jìn)合金均勻靜態(tài)再結(jié)晶的作用。在不含Er的合金中存在著明顯的晶粒大小不均勻的現(xiàn)象；隨著Er含量的加入，晶粒尺寸趨于均勻，當(dāng)Er含量的繼續(xù)增加達(dá)到2.0％、4.0％時，合