Mg-7ZN-Xal鎂合金部分重熔組織研究.pdf

1、半固態(tài)金屬漿料具有良好的流變性和觸變性,易于和常規(guī)壓鑄等成型方法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)近凈成型。半固態(tài)金屬漿料在受較小外界應(yīng)力時(shí),可以靜置或者搬運(yùn):當(dāng)受到連續(xù)較大剪切應(yīng)變時(shí),坯料又可表現(xiàn)出較小的黏度而像液態(tài)金屬一樣自由流動(dòng)。半固態(tài)非枝晶組織的好壞直接影響產(chǎn)品成型工藝參數(shù)和產(chǎn)品的最終質(zhì)量,另外,可以對(duì)由半固態(tài)漿料進(jìn)行觸變壓鑄而獲得的鑄件產(chǎn)品進(jìn)行熱處理,以大幅提高產(chǎn)品性能。因此制備優(yōu)異的半固態(tài)非枝晶組織是取得合格產(chǎn)品的一大關(guān)鍵。
　　 本文將對(duì)

2、具有較寬固液相區(qū)間的Mg-7Zn-XA1鎂合金進(jìn)行等溫?zé)崽幚?分析其在等溫?zé)崽幚磉^(guò)程中的組織演變情況,并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行探討。本試驗(yàn)中將Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定在7％,由于A1的含量多少對(duì)合金的硬度和韌性有一定的影響,本實(shí)驗(yàn)將A1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)定為2％、4％和6％。試驗(yàn)結(jié)果表明,所選的ZA72、ZA74和ZA76合金均取得了半固態(tài)非枝晶組織。A1含量的不同,各合金球狀顆粒的最小等效直徑、形貌系數(shù)和固相率也隨之發(fā)生改變。從試驗(yàn)中可以看出,當(dāng)合金中含A1的

3、質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4％且在590℃恒溫20min時(shí),合金的固相顆粒比較細(xì)小圓整,且分布也比較均勻;隨著合金中A1質(zhì)量的增加,鑄態(tài)組織向半固態(tài)組織演變的速率加快。當(dāng)合金中Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4％時(shí),可以獲得較為細(xì)小圓整的球狀顆粒。合金鑄態(tài)組織的維氏硬度隨著合金中A1含量的增加先是增大,當(dāng)A1含量超過(guò)4％(wt％)時(shí),合金維氏硬度又發(fā)生降低,當(dāng)合金中含4％A1(wt％)時(shí),鑄態(tài)組織的維氏硬度值最大為101.52。最后,在上面試驗(yàn)基礎(chǔ)上,在部分合金加入了

4、Cu元素,以提高鎂合金的延展性并加強(qiáng)時(shí)效效果,提高合金共晶溫度,使合金能夠在高溫下進(jìn)行固溶強(qiáng)化,增強(qiáng)后期熱處理效果,提高合金的耐腐蝕能力。ZA72+0.9Cu鎂合金在610℃保溫10min時(shí),合金的等效直徑為43.09μm,形貌系數(shù)為1.82,且固相率在40％左右。鑄態(tài)ZA72+0.9Cu鎂合金的固相顆粒的維氏硬度值為94.26,晶間液相處的維氏硬度值數(shù)值非常大,高達(dá)628。ZA74+0.9Cu鎂合金在600℃下保溫10min時(shí),白色α

5、相分布在灰色基體上,晶粒平均尺寸為37.13μm,液相率為74.43,形貌系數(shù)為1.62,合金組織已經(jīng)演變?yōu)榍驙铑w粒組織。鑄態(tài)ZA74+0.9Cu鎂合金的固相顆粒的維氏硬度值為110.26,晶間液相處的維氏硬度值卻非常大,高達(dá)215.5。Cu元素的加入加速了合金由鑄態(tài)組織向非枝晶組織演變的速率,且加入了Cu元素增加了合金形核物質(zhì),使得合金的固相顆粒更為細(xì)小。
　　 通過(guò)本試驗(yàn),豐富了等溫?zé)崽幚碇苽浒牍虘B(tài)非枝晶組織的理論。它在能量

6、起伏和原子擴(kuò)散的作用下,等溫溫度越高或保溫時(shí)間越長(zhǎng),合金中低熔點(diǎn)相分布越廣泛,原子擴(kuò)散越快,合金中越易在較短時(shí)間內(nèi)形成元素分布均勻,半固態(tài)顆粒分布均勻且越細(xì)小的非枝晶組織;但是,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高,將有可能發(fā)生組織的粗化。在等溫?zé)崽幚磉^(guò)程中,初始鑄態(tài)組織的曲率半徑不一,枝晶曲率半徑越小,枝晶熔點(diǎn)越低,枝晶附近溶質(zhì)濃度越低。兩個(gè)不同形貌枝晶間存在濃度梯度,在熱處理過(guò)程中,這會(huì)促使溶質(zhì)由高濃度處向較低濃度枝晶處擴(kuò)散,最終達(dá)到成分平衡,組織曲