固相再生AZ31B鎂合金的組織性能及氧化相表征.pdf

1、鎂合金是目前工程應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有比強(qiáng)度和比剛度高，易于機(jī)械加工，阻尼性能好、電磁屏蔽能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、計(jì)算機(jī)、家電和通信等行業(yè)。然而，隨著鎂合金應(yīng)用量的增大，在鎂合金生產(chǎn)和流通過(guò)程中所產(chǎn)生的廢料大幅增加。本文研究鎂合金廢料的固相再生，促使節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)鎂工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　 本文以AZ31B鎂合金屑為原料，以固相再生的方法再生鎂合金。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、高分辨透射電

2、子顯微鏡、電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)等分析和測(cè)試手段，研究了固相再生AZ31B鎂合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織、拉伸性能、氧化相的形態(tài)分布、氧化相與基體間界面結(jié)構(gòu)、疲勞性能和斷裂行為。討論了固相再生AZ31B鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制和斷裂機(jī)制。
　　 研究了屑尺寸對(duì)固相再生AZ31B鎂合金組織和性能的影響，三種不同尺寸的屑經(jīng)壓力為350MPa，保壓時(shí)間為60s冷壓，壓坯密度分別為1.598g/cm3、1.677 g/cm3和1.629 g/cm

3、3。再生合金的晶粒尺寸小于鑄錠擠壓合金，在不同尺寸屑再生的合金中，隨著S值(單位體積再生材料中屑的總表面積)增大，合金晶粒尺寸減小，抗拉強(qiáng)度升高，具有中間S值的再生合金延伸率最高。屑厚度較小的兩種再生合金，抗拉強(qiáng)度明顯高于鑄錠擠壓合金，再生鎂合金延伸率均低于鑄錠擠壓合金。
　　 研究了固相再生工藝參數(shù)對(duì)AZ31B鎂合金組織和性能的影響，隨著擠壓溫度升高，再生合金晶粒尺寸增大，抗拉強(qiáng)度與延伸率先提高后降低，400℃擠壓的再生材料力

4、學(xué)性能最好，抗拉強(qiáng)度為309.2MPa，延伸率為16.3％。擠壓溫度高于350℃時(shí)，再生合金抗拉強(qiáng)度高于鑄錠擠壓合金。擠壓比由4:1增大到44.4:1時(shí)，合金組織細(xì)化，擠壓比為100:1時(shí)，組織明顯粗化。隨擠壓比的增大，再生合金與鑄錠擠壓合金的抗拉強(qiáng)度增加，延伸率先增大后減小。擠壓比達(dá)到11.1:1時(shí)，斷口上沿屑與屑間結(jié)合面斷裂的特征消失，擠壓比達(dá)到25:1時(shí)，再生合金的抗拉強(qiáng)度高于鑄錠擠壓合金。
　　 研究了固相再生AZ31B

5、鎂合金中氧化相的分布，屑表面氧化膜在擠壓過(guò)程中破碎，在再生合金中，破碎的氧化相大體按平行于擠壓方向分布。屑經(jīng)嚴(yán)重的氧化，再生鎂合金仍具有較好的力學(xué)性能。隨著擠壓次數(shù)的增加，氧化相破碎程度及分布均勻性增大，合金的抗拉強(qiáng)度增大，重復(fù)擠壓增強(qiáng)屑間結(jié)合，經(jīng)3次、4次擠壓后，合金斷口上沿原始屑結(jié)合面產(chǎn)生的微裂紋基本消失。
　　 研究了固相再生AZ31B鎂合金中氧化相的微觀形態(tài)及氧化相與基體間界面結(jié)構(gòu)。在擠壓過(guò)程中打碎的氧化鎂呈細(xì)小的球形顆

6、粒，尺寸約為15～25nm，擠壓比較低時(shí)，氧化膜沒有完全破碎。細(xì)小的氧化鎂顆粒及未完全破碎的氧化鎂團(tuán)塊與鎂合金基體間界面結(jié)合緊密，均達(dá)到了原子級(jí)結(jié)合，且破碎的氧化鎂顆粒在合金中局部區(qū)域呈彌散分布，在一定程度上起到強(qiáng)化作用。
　　 在交變載荷作用下，固相再生AZ31B鎂合金的疲勞性能沒有明顯低于鑄錠擠壓材料。屑厚為0.1mm、0.4mm、1.2mm的再生合金及鑄錠擠壓合金的疲勞極限(r=0.1)分別為90.7MPa、86.7MPa