高性能MG-Zn-Sn-Mn擠壓鎂合金組織與力學性能研究.pdf

1、Sn作為一種主合金化或微合金化元素對鎂合金組織及性能有明顯的改善，是一種極具潛力替代RE的元素。目前，國內外研究的高性能含Sn鎂合金，Sn含量較高，導致成本仍然較高。基于低成本和商業(yè)化應用考慮，在前期工作基礎上，本論文設計了Mg-6Zn-3 Sn-0.5Mn(ZTM630)合金。通過研究Mg-6Zn-3 Sn-0.5Mn合金鑄態(tài)、均勻化態(tài)、擠壓態(tài)、時效擠壓態(tài)的顯微組織及拉伸性能，確定了合金的擠壓工藝與熱處理工藝，為獲得新型高性能變形鎂合

2、金提供了實驗數(shù)據(jù)和理論分析。
　　論文考察了半連續(xù)鑄造ZTM630鎂合金的凝固組織及拉伸性能。ZTM630鎂合金的凝固組織由α-Mg基體、MgZn2二元共晶相、Mg2Sn離異共晶相及Mg2Sn二次析出相組成;Mg2Sn離異共晶相主要分布在晶界處，并且與網(wǎng)格狀(Mg+MgZn2)共晶相連接生長;二次析出Mg2Sn相一部分單獨析出，一部分依附于MgZn2相或Mg2Sn離異共晶相分布。半連鑄ZTM630鎂合金室溫下抗拉強度、屈服強度、延

3、伸率分別約為212.3MPa、117.0MPa、11.1％。
　　對ZTM630鎂合金進行了不同工藝條件的均勻化處理，優(yōu)化了合金均勻化處理工藝。均勻化處理后，合金元素偏析消除，鑄態(tài)ZTM630鎂合金凝固組織中的MgZn2相和大部分的Mg2Sn相溶于α-Mg基體中，只存有少量不規(guī)則的Mg2Sn相存留，與鑄態(tài)拉伸性能相比，其抗拉強度、延伸率分別提高了15.8％、16.2％，達到了245.8MPa、12.9％，屈服強度下降至106.1M

4、Pa。
　　考察分析了擠壓溫度對ZTM630鎂合金擠壓棒材組織及拉伸性能的影響規(guī)律與機理。擠壓溫度對晶粒尺寸有明顯影響，隨著擠壓溫度的提高，合金晶粒尺寸增加，在300℃、350℃、400℃擠壓溫度下的晶粒尺寸分別約為11.2μm、16.8μm、24.7μm;同時隨著擠壓溫度的提高，擠壓組織中晶粒大小均勻性顯著提高。晶粒尺寸的增加，導致合金抗拉強度與屈服強度的降低，抗拉強度與屈服強度由T=300℃的329MPa與243.6MPa下降

5、到T=400℃的302.5MPa與243.1MPa。而組織均勻性提高了合金在拉伸過程中的組織演變協(xié)調性，致使合金延伸率提高，在T=300℃、T=350℃、T=400℃的延伸率分別約為14.2％、14.5％、15.1％。
　　對鎂合金不同擠壓溫度下的擠壓棒材進行了時效處理工藝優(yōu)化，研究了時效處理對ZTM630鎂合金擠壓棒材組織及拉伸性能的影響規(guī)律和時效強化機理。合金時效過程均呈現(xiàn)典型的時效硬化曲線特征:隨著時效時間的增加合金先后處于

6、欠時效、峰時效與過時效狀態(tài);時效溫度的提高，可以縮短合金達到峰時效狀態(tài)的時間，但是峰值降低。300℃經過175℃×16h時效后，其抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到了334.6MPa、287.4MPa、13.7％;350℃經過175℃×32h時效后，其抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到了367.9MPa、309.2MPa、10.7％;400℃經過150℃×64h時效后，其抗拉強度、屈服強度、延伸率分別達到了412.4MPa、383.2M

7、Pa、8.4％。時效過程中由于大量第二相納米顆粒的析出，第二相強化的作用，導致屈服強度、抗拉強度提高。
　　研究了不同擠壓比對400℃擠壓ZTM630鎂合金棒材、板材的組織和拉伸性能影響。隨著擠壓比增大，晶粒尺寸減小，抗拉強度、屈服強度增大。擠壓態(tài)棒材晶粒尺寸由λ=8時的31.7μm逐漸減小到λ=108時的13.5μm;抗拉強度、屈服強度分別由λ=8時的299.8MPa、195.2MPa增加到λ=108時的322.2MPa、235

8、.9MPa。擠壓態(tài)板材晶粒尺寸由λ=8時的38.7μm逐漸減小到λ=102時的12.1μm;抗拉強度、屈服強度由λ=8時的260.5MPa、175.6MPa增加到λ=102時的315.6MPa、221.3MPa。
　　考察研究了時效處理后不同擠壓比棒材、板材組織及拉伸性能。時效處理后，合金組織中出現(xiàn)大量彌散分布的納米顆粒相，抗拉強度、屈服強度有所提高，延伸率降低。時效處理后擠壓態(tài)棒材在擠壓比61時，綜合力學性能優(yōu)異，其抗拉強度、屈