Mg2Si增強(qiáng)ZK60鎂合金ECAP變形組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金最大的特點(diǎn)是密度小，是目前工程應(yīng)用中最輕的金屬材料，在汽車和航空領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。但是大多數(shù)鎂合金屬于密排六方結(jié)構(gòu)，滑移系少，塑性差，而且強(qiáng)度不高，尤其是高溫性能差，這些大大限制了鎂合金的廣泛應(yīng)用。
　　 金屬間化合物Mg2Si是鎂基復(fù)合材料的一種理想增強(qiáng)相，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高彈性模量和低密度等優(yōu)點(diǎn)。然而鑄態(tài)合金中Mg2Si相往往以粗大的漢字狀出現(xiàn)，極易割裂基體，降低合金的力學(xué)性能。等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)是一種

2、強(qiáng)烈塑性變形(SPD)技術(shù)，能夠有效細(xì)化基體組織，充分破碎粗大增強(qiáng)相并使其趨于彌散分布，從而提高合金的力學(xué)性能。據(jù)此，本文在ZK60鎂合金中加入Si元素以引入Mg2Si相，利用ECAP擠壓改變其形態(tài)大小及分布，對(duì)鑄態(tài)和等通道轉(zhuǎn)角擠壓態(tài)合金組織及性能進(jìn)行研究。
　　 在ZK60鎂合金中分別加入2％和4％的Si，研究了Si含量對(duì)鑄態(tài)合金組織和性能的影響。結(jié)果表明，鑄態(tài)ZK60合金組織主要由α-Mg基體、Mg7Zn3相和MgZn相組成

3、。加入Si元素之后，ZK60+2Si合金組織主要由α-Mg基體、Mg2Si相和MgZn相組成。Mg2Si相主要呈粗大的漢字狀，棱角尖銳，而且分布不均勻。隨著Si含量的增加，ZK60、ZK60+2Si、ZK60+4Si三種合金的力學(xué)性能逐步降低。室溫抗拉強(qiáng)度從170MPa減小到122.1MPa，伸長(zhǎng)率從7％降至2.3％，這主要是因?yàn)榇执鬂h字狀MgzSi相對(duì)基體割裂作用嚴(yán)重。
　　 在300℃和1.6mm/min速率條件下，以Bc路

4、徑對(duì)ZK60+2Si合金分別進(jìn)行了2、4、6道次擠壓。結(jié)果表明，隨著擠壓道次的增加，合金基體組織顯著細(xì)化，平均晶粒尺寸由100μm減小到15μm，粗大漢字狀Mg2Si相變?yōu)榧?xì)小顆粒狀并趨于彌散分布，平均尺寸從50μm減小到5μm。擠壓4道次后，合金布氏硬度從56.5增加到62.6，抗拉強(qiáng)度由鑄態(tài)的154.8MPa增加到270MPa，伸長(zhǎng)率由鑄態(tài)4.5％增加到17.5％。擠壓6道次后，抗拉強(qiáng)度稍有下降變?yōu)?61MPa，而伸長(zhǎng)率卻繼續(xù)增加到