高性能M g合金在熱處理過程中的組織演變與力學性能

高性能M g合金在熱處理過程中的組織演變與力學性能

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第9期

作者：X.Z.Han et al

編譯：張英才

鎂合金由于其低密度而成為有吸引力的結構材料，以減輕汽車等的自重，但低強度限制了其在承受較高載荷零件上的應用。最近的研究表明，稀土（RE）元素的添加是提高鎂合金強度的有效方法。但是，由于在鑄造工藝過程中，RE元素偏析帶來的不均勻組織會損害合金的力學性能，甚至降低其變形能力。因此，通過熱處理來獲得比較均勻的組織是非常重要的。迄今為止，許多研究都把注意力放在鍛造Mg-REZn合金如何獲得高強度方面，而對鑄造狀態Mg-RE-Zn合金的顯微組織演變及對力學性能的影響則未曾充分考察，這樣就限制了在隨后的塑性變形和熱處理過程中力學性能的進一步改善。本項研究工作分析了高強度鑄態Mg-RE-Zn合金在熱處理過程中顯微組織演變對力學性能的影響，其結果還能為通過熱處理改善鑄態Mg-RE-Zn合金顯微組織均勻性提供有用推斷。

所用試驗合金的成分為Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr。從澆注的合金錠上切取試棒，分別在510、520、530、540℃溫度下固溶處理10h，然后試棒淬入80℃的熱水中以保持固溶處理的組織。最后在200℃下進行不同時間的時效處理。將試棒加工成拉伸試樣并進行室溫拉伸試驗，利用光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、X射線光譜儀等進行顯微組織觀察，得到以下結果。

（1）在200℃下時效80h時，獲得屈服強度最高值202MPa和伸長率4.5%，這主要歸因于在時效過程中基體中密集的14H型長程有序相和β′相析出；

（2）在固溶處理合金方面，固溶強化是主要強化因素，而對于時效合金來說，β′相和長程有序相的沉淀強化對屈服強度的貢獻最大，達到55%；

（3）將時效鑄造合金與鍛造T6合金的強化因素進行對比可以確認，通過塑性變形使組織細化以及通過時效使之產生沉淀強化，這些強化方法的組合將是最佳的強化方法。