ECAP變形AZ61-4Si和ZK60-4Si耐熱鎂合金組織與性能的研究.pdf

1、鎂合金作為目前可應用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的室溫性能，但當溫度超過120℃時，抗蠕變性能顯著下降，其應用受到了極大的限制。因此，提高鎂合金的高溫性能尤其是高溫抗蠕變性能，是鎂合金研究開發(fā)的重要方向。目前工業(yè)化的耐熱鎂合金主要是稀土耐熱鎂合金和鎂基復合材料，這兩種合金由于價格昂貴，難以適應民用工業(yè)的需要，開發(fā)新型低成本耐熱鎂合金成為目前耐熱鎂合金研究的熱點。目前鎂合金結(jié)構(gòu)件主要是鑄造鎂合金，其強度低，塑性差。變形鎂合金具有高強度和

2、高伸長率等優(yōu)點，能夠滿足更高的設計要求。將等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)應用于耐熱鎂合金的研發(fā)，系統(tǒng)的研究ECAP技術(shù)對耐熱鎂合金組織及性能的影響規(guī)律，為開發(fā)低成本，綜合性能優(yōu)良的耐熱變形鎂合金材料奠定理論基礎。
　　 本文選用Mg-Al系和Mg-Zn系中較典型的AZ61和ZK60合金，加入較多量元素Si形成高溫增強相Mg2Si來提高其耐熱性，制成AZ61-4Si和ZK60-4Si耐熱鎂合金，再利用ECAP技術(shù)細化合金組織，提高

3、合金力學性能。采用金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及能量分散光譜儀(EDS)，分析了材料的微觀組織；采用電子萬能拉伸實驗機測試了材料的室溫力學性能，并測試了高溫蠕變性能。對ECAP細化鎂合金的機制、鎂合金拉伸變形及斷裂機制、Mg2Si相形貌對鎂合金室溫及高溫蠕變性能的影響機制進行了探討。研究結(jié)果表明：
　　 (1)ECAP可顯著細化鎂合金組織。AZ61-4Si合金經(jīng)4道次變形基體晶粒由鑄態(tài)30

4、0μm細化為10μm，漢字狀Mg2Si由鑄態(tài)的最大70μm細化為7μm；8道次變形使基體進一步細化為6μm，Mg2Si顆粒細化為5μm。ZK60-4Si合金經(jīng)4道次變形基體晶粒由鑄態(tài)400μm細化為55mμ，漢字狀Mg2Si由鑄態(tài)的最大76μm細化為18μm；8道次變形使基體進一步細化為25μm，Mg2Si細化為極細小顆粒。ECAP細化鎂合金機制為大塑性引起的連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。
　　 (2)由于ECAP細化了實驗合金組織，使合金力

5、學性能得到大幅度提高。AZ61-4Si合金經(jīng)4道次變形屈服強度提高128％，抗拉強度增加89％，伸長率提高340％；8道次后，屈服強度進一步提高；但抗拉強度與伸長率略有降低。ZK60-4Si合金經(jīng)4道次變形后屈服強度提高90％，抗拉強度提高63％，伸長率提高203％；ECAP8道次后，屈服強度略有下降，抗拉強度有較大幅度提高，實驗合金硬度隨擠壓道次增加而增大。
　　 (3)實驗合金鑄態(tài)組織中Mg2Si相為漢字狀，拉伸斷裂時，α-