高性能M g合金在热处理过程中的组织演变与力学性能

高性能M g合金在热处理过程中的组织演变与力学性能

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第9期

作者：X.Z.Han et al

编译：张英才

镁合金由于其低密度而成为有吸引力的结构材料，以减轻汽车等的自重，但低强度限制了其在承受较高载荷零件上的应用。最近的研究表明，稀土（RE）元素的添加是提高镁合金强度的有效方法。但是，由于在铸造工艺过程中，RE元素偏析带来的不均匀组织会损害合金的力学性能，甚至降低其变形能力。因此，通过热处理来获得比较均匀的组织是非常重要的。迄今为止，许多研究都把注意力放在锻造Mg-REZn合金如何获得高强度方面，而对铸造状态Mg-RE-Zn合金的显微组织演变及对力学性能的影响则未曾充分考察，这样就限制了在随后的塑性变形和热处理过程中力学性能的进一步改善。本项研究工作分析了高强度铸态Mg-RE-Zn合金在热处理过程中显微组织演变对力学性能的影响，其结果还能为通过热处理改善铸态Mg-RE-Zn合金显微组织均匀性提供有用推断。

所用试验合金的成分为Mg-10Gd-2Y-0.5Zn-0.3Zr。从浇注的合金锭上切取试棒，分别在510、520、530、540℃温度下固溶处理10h，然后试棒淬入80℃的热水中以保持固溶处理的组织。最后在200℃下进行不同时间的时效处理。将试棒加工成拉伸试样并进行室温拉伸试验，利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线光谱仪等进行显微组织观察，得到以下结果。

（1）在200℃下时效80h时，获得屈服强度最高值202MPa和伸长率4.5%，这主要归因于在时效过程中基体中密集的14H型长程有序相和β′相析出；

（2）在固溶处理合金方面，固溶强化是主要强化因素，而对于时效合金来说，β′相和长程有序相的沉淀强化对屈服强度的贡献最大，达到55%；

（3）将时效铸造合金与锻造T6合金的强化因素进行对比可以确认，通过塑性变形使组织细化以及通过时效使之产生沉淀强化，这些强化方法的组合将是最佳的强化方法。