ZC61+xNd鎂合金性能及半固態(tài)組織研究.pdf

1、半固態(tài)金屬成形是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新型金屬成形技術(shù)，與傳統(tǒng)的鑄造工藝相比，其優(yōu)勢與特點(diǎn)在于加工對象為具有非枝晶固相顆粒的半固態(tài)漿料，加工過程液相比例小，作業(yè)溫度低，減小了鎂合金的氧化和燃燒。而半固態(tài)組織將直接影響其成型工藝參數(shù)和產(chǎn)品的最終質(zhì)量，最重要的是，對半固態(tài)壓鑄的產(chǎn)品可以進(jìn)行熱處理，來進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能。因此制備優(yōu)異的半固態(tài)非枝晶組織是取得優(yōu)良產(chǎn)品的關(guān)鍵一步。
　　 Mg-Zn-Cu合金是新型的耐熱鎂合金，但國內(nèi)外

2、關(guān)于該合金的研究大多集中在砂型鑄造和變形合金的顯微組織、合金相以及蠕變性能和耐蝕性能等方面的研究，幾乎沒有從半固態(tài)角度探討該合金。本文在ZC61合金的基礎(chǔ)上添加稀土Nd元素，并利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡以及力學(xué)性能測試等手段分析研究了稀土Nd對ZC61鎂合金的顯微組織及力學(xué)性能的影響，并對力學(xué)性能較好的ZC61+0.1Nd和ZC61+0.3Nd合金進(jìn)行半固態(tài)等溫?zé)崽幚?，研究了保溫溫度和保溫時(shí)間對固相顆粒尺寸、圓整度、分

3、布和固相率的影響規(guī)律，得出最佳的工藝參數(shù)為半固態(tài)觸變成形做基礎(chǔ)研究。
　　 研究結(jié)果表明，ZC61合金中加入Nd后顯微組織得到明顯細(xì)化，加入0.1％Nd后，合金的晶粒尺寸由原來的178μm減小為93μm;加入0.3％Nd后，其細(xì)化效果更顯著，晶粒尺寸減小到70μm;當(dāng)加入0.6％Nd時(shí)，晶粒尺寸有粗化傾向，略微增大至106μm。在本研究條件下，加入0.3％Nd的細(xì)化效果最好，晶粒尺寸最小，同ZC61相比，其減小幅度達(dá)60％;合金

4、組織主要由α-Mg、CuMgZn和Mg2Zn3相組成，共晶組織由原來的團(tuán)絮狀→層片狀→塊狀變化;在力學(xué)性能方面，當(dāng)合金中加入0.3％Nd時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，為210MPa。Nd含量繼續(xù)增加，合金力學(xué)性能反而降低，硬度變化不明顯。斷裂方式由具有塑性特征的準(zhǔn)解理斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榻饫頂嗔押脱鼐嗔选?br>　　 ZC61+xNd鎂合金半固態(tài)球狀晶粒形成過程的演變機(jī)理是由于原子的擴(kuò)散，使得合金成分均勻化，枝晶臂脫落/鈍化、晶界組織熔化、晶

5、粒分離球化和晶粒合并長大等，使得枝晶逐步向球晶演化。Nd含量的不同，通過影響合金的共晶相形貌和鑄態(tài)枝晶尺寸，同時(shí)增加合金形核物質(zhì)，從而細(xì)化了半固態(tài)顆粒，加快了半固態(tài)非枝晶轉(zhuǎn)變速率。ZC61+0.1Nd鎂合金的最佳等溫?zé)崽幚砉に嚄l件是加熱溫度620℃、保溫時(shí)間10min，此時(shí)合金固相平均尺寸最小。ZC61+0.3Nd鎂合金的最佳熱處理工藝條件是加熱溫度625℃、保溫時(shí)間15min，此時(shí)合金初生相平均尺寸最小，兩種合金的固相平均尺寸最小都可