Sn對ZM61合金組織及性能的影響.pdf

1、本文利用金相顯微組織觀察、掃描電子顯微鏡觀察、能譜分析、差熱分析、X射線衍射分析以及室溫力學性能測試等方法，系統(tǒng)地研究了Sn含量對ZM61變形鎂合金顯微組織和室溫力學性能的影響；利用阿基米德原理對不同含Sn量的ZM61變形鎂合金進行了密度測試，得出了含Sn量10％以下的ZM61變形鎂合金的密度范圍；利用顯微硬度測試研究了ZM61-4Sn變形鎂合金在不同溫度下進行單、雙級時效的時效硬化行為，得出不同溫度下的時效硬化曲線；利用透射電子顯微鏡

2、研究了ZM61-4Sn變形鎂合金中Sn的存在形式及與其他化合物之間的關系。
　　 研究結果表明：(1)ZM61-xSn的鑄態(tài)組織主要由α-Mg基體、偏聚在晶界和枝晶間的化合物以及枝晶內部高次枝晶臂之間彌散相組成。Sn的加入可以明顯的細化鑄態(tài)組織，其中ZM61合金的二次枝晶間距為149μm，ZM61-10Sn合金二次枝晶間距僅為71μm。經均勻化處理后ZM61合金中的共晶化合物大部分溶解；隨著Sn含量的增加，ZM61-xSn合金均

3、勻化效果越來越差，未溶的大塊化合物逐漸增多，經分析這些化合物大部分是Mg2Sn相，這可能是由于Mg2Sn相是高溫相(熔點770℃)，均勻化溫度較低不能使其達到較好的均勻化效果。Sn加入量不高于10％時，鑄態(tài)合金的密度在1.8315g/Cm3與1.9758g/cm3之間。
　　 (2)熱擠壓過程中，未溶第二相形成擠壓流線，逐漸增多的擠壓流線阻礙再結晶晶粒的長大，使流線及其周圍的晶粒細小，流線之間的晶粒較大，組織不均勻。隨著Sn含量

4、的增加：擠壓態(tài)ZM61-xSn合金的室溫力學性能逐漸增加，但當含Sn量高于2％后，力學性能的增加不明顯；隨著大塊Mg2Sn相逐漸增多，嚴重的降低了合金的塑性。綜合考慮得到擠壓態(tài)ZM61-2Sn合金的綜合力學性能最佳，其屈服強度、抗拉強度以及延伸率分別為274MPa、334MPa、8.6％。擠壓態(tài)ZM61-xSn合金隨著Sn含量的增加合金斷口的韌窩逐漸被撕裂棱和解理臺階所代替，其斷裂方式轉變?yōu)閱渭兊拇嘈詳嗔眩⑶译S著第二相顆粒的尺寸逐漸增

5、加，第二相顆粒上的裂紋越來越明顯，裂紋尺寸也越來越大。ZM61合金中但Sn含量不高于10％時，合金的密度范圍是1.8317g/cm3到2.0158g/cm3。ZM61-xSn合金較適合的固溶工藝為440℃/2h，固溶過程中再結晶晶粒發(fā)生長大，Sn含量越高，對晶界擴展的阻力越大，晶粒越細小。
　　 (3)經單級時效處理后，合金中除已存在的塊狀Mg2Sn和單質Mn外，析出了大量的MgZn2相；根據時效硬化曲線得出ZM61-xSn合金

6、較優(yōu)的單級時效工藝條件為：440℃/2h+180℃/10h。ZM61-xSn合金在440℃/2h+180℃/10h條件下時效，得到ZM61-4Sn的綜合性能最佳，其屈服強度、抗拉強度以及延伸率分別為：358MPa、379MPa和4.2％。根據時效硬化曲線得出ZM61-xSn合金較優(yōu)的雙級時效工藝條件為：440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h。ZM61-xSn合金經440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h雙級時效處理后，ZM

7、61-4Sn的綜合力學性能最佳，其屈服強度、抗拉強度以及延伸率分別為：358MPa、374MPa和4.6％。ZM61-xSn合金中，ZM61-4Sn經雙級440℃/2h+90℃/24h+180℃/8h條件下時效，得到的綜合力學性能最佳，其屈服強度、抗拉強度以及延伸率分別為：358MPa、374MPa和4.6％。
　　 (4)對ZM61-4Sn合金在180℃進行單級時效及雙級時效的組織進行TEM分析可以得到：單級時效與雙級時效的組

8、織演變規(guī)律基本類似，欠時效時組織中以β1'相的形核和伸長為主；峰時效時桿狀β1'相的數(shù)量達到最大化；峰時效以后，盤狀β2'相的數(shù)量逐漸增多，桿狀β1'相不斷粗化；所不同的是：單級時效幾乎在整個時效過程中都有盤狀的Mg2Sn相析出：雙級時效過程中幾乎沒有發(fā)現(xiàn)盤狀的Mg2Sn相。在時效態(tài)ZM61-xSn合金中，以Mg-Zn相的時效析出強化作用為主，Sn元素的強化作用與其疊加，使合金的性能獲得顯著提高。Sn在ZM61合金中以固溶于基體、塊狀M