Mg-Zn-Mn新型高強(qiáng)鎂合金組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、本文：(1)利用金相顯微觀察、掃描電鏡觀察(SEM)和能譜分析(EDS)、力學(xué)性能測(cè)試和X射線(xiàn)衍射分析(XRD)，系統(tǒng)地研究了Zn含量和形變熱處理工藝對(duì)Mg-Zn-Mn合金組織和性能的影響；(2)利用透射電子顯微鏡(TEM)、恒電位電解深浸蝕和高分辨透射顯微分析(HRTEM)輔助Matalab模擬研究了時(shí)效態(tài)ZM61中析出相的形貌、分布、與基體的位向關(guān)系和界面關(guān)系，以及Mn元素在各狀態(tài)下的存在形式和作用；(3)利用顯微硬度測(cè)試研究了ZM

2、61在不同溫度進(jìn)行單、雙級(jí)時(shí)效時(shí)的時(shí)效硬化效應(yīng)，同時(shí)利用TEM研究了ZM61在180℃時(shí)效過(guò)程中顯微組織的演變，和預(yù)變形對(duì)ZM61時(shí)效硬化效應(yīng)的影響。
　　結(jié)果表明：(1)隨著Zn含量的增加，鑄態(tài)組織偏析更加嚴(yán)重；均勻化效果越不理想；擠壓過(guò)程中，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒越容易長(zhǎng)大，同時(shí)擠壓流線(xiàn)增多會(huì)阻礙晶粒的長(zhǎng)大；固溶時(shí)，對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大時(shí)晶界擴(kuò)展的阻力增大，最終晶粒越細(xì)?。粫r(shí)效時(shí)晶粒大小與固溶態(tài)保持一致。擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能對(duì)Zn含量的變

3、化不敏感；時(shí)效態(tài)合金的強(qiáng)度隨Zn含量的增加呈拋物線(xiàn)增加，當(dāng)Zn含量大于其在Mg中的固溶度極限（6.2wt.％）時(shí)，合金容易過(guò)時(shí)效，強(qiáng)度增加變慢，且過(guò)量的Zn會(huì)以晶界上網(wǎng)狀析出物和晶內(nèi)的大顆粒形式存在，強(qiáng)化作用有限反而會(huì)急劇降低延伸率。綜合考慮，ZM61具有最佳的力學(xué)性能，最高強(qiáng)度可達(dá)366Mpa。
　　(2)ZM61在時(shí)效過(guò)程中析出的桿狀β1′相和盤(pán)狀β2′相，都是具有l(wèi)aves結(jié)構(gòu)的MgZn2相，產(chǎn)生時(shí)效硬化效應(yīng)，雙級(jí)時(shí)效處理使

4、合金中析出相更加細(xì)小彌散，強(qiáng)化效應(yīng)大幅增加。利用Matalab編寫(xiě)的orien_relat程序可以準(zhǔn)確地繪制出任何晶帶軸下兩相疊加的衍射斑；β1′相和β2′相與基體的位向關(guān)系分別為：]0001[?11//[]02'1?，(1102//()?)0001'1?，和(0001//()?)0001'2?，[11]02?10//[]01'2?，它們與基體皆呈半共格界面關(guān)系；
　　(3)鑄態(tài)下大多數(shù)Mn元素固溶于基體中，均勻化過(guò)程中析出了少量

5、細(xì)小的α-Mn顆粒，擠壓完經(jīng)T4處理后，大部分Mn元素以規(guī)則形狀的α-Mn顆粒的形式析出，主要有三種類(lèi)型：規(guī)則多邊形、球狀、棒狀，時(shí)效過(guò)程中α-Mn顆粒的大小和形態(tài)基本保持不變，α-Mn顆?？梢宰鳛闀r(shí)效過(guò)程中MgZn2相的異質(zhì)形核核心，但依附α-Mn顆粒形核的MgZn2相都較為粗大。
　　(4)在同一溫度下，雙級(jí)時(shí)效態(tài)合金的硬化過(guò)程進(jìn)行的較快，且峰值硬度高于單級(jí)時(shí)效態(tài)；在不同溫度下，時(shí)效溫度越高，不論單級(jí)時(shí)效還是雙級(jí)時(shí)效，達(dá)到峰值

6、硬度所需的時(shí)間越短，峰值硬度越低，越容易過(guò)時(shí)效；ZM61在180℃進(jìn)行單級(jí)和雙級(jí)時(shí)效的組織演變規(guī)律相似：欠時(shí)效時(shí)組織中以β1′相的形核和伸長(zhǎng)為主，峰時(shí)效時(shí)桿狀β1′相的數(shù)量達(dá)到最大化，縱橫比也達(dá)到最大值，峰時(shí)效以后，盤(pán)狀β2′相的數(shù)量逐漸增多，桿狀β1′相不斷粗化，但也存在兩點(diǎn)區(qū)別：一，雙級(jí)時(shí)效態(tài)合金在欠時(shí)效至峰時(shí)效過(guò)程中，幾乎不存在盤(pán)狀相，而單級(jí)時(shí)效態(tài)組織中存在少量的盤(pán)狀相；二，雙級(jí)時(shí)效態(tài)合金比單級(jí)時(shí)效態(tài)合金易發(fā)生過(guò)時(shí)效，因此峰時(shí)效以