采用光學顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）和透射電鏡（TEM）等方法研究了擠壓前固溶處理對Mg-6Zn-1Mn-1.0Gd （ZMG611）合金顯微組織和力學性能的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)ZMG611合金中的第二相主要為Mg₃Zn₆Gd （I相）和α-Mg固溶體,I相具有較高的熱穩(wěn)定性,相變溫度大約為450℃;擠壓前對合金進行固溶處理,部分第二相溶入基體,殘留在基體上的第二相在擠壓過程中被擠碎,呈細小的顆粒狀彌撒分布在基體上,促進了擠壓過程中的動態(tài)再結(jié)晶;經(jīng)過時效處理后,擠壓前固溶處理的合金表現(xiàn)出了良好的力學性能。 

【文章來源】：材料熱處理學報. 2020,41(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

鑄態(tài)ZMG611合金的光學顯微組織

圖8為S樣品和H樣品在峰時效條件下的室溫拉伸力學性能。從圖8中可以看到,S樣品表現(xiàn)出更高的強度,抗拉強度和屈服強度分別為357 MPa和286 MPa,同時還保持了12.7%的較高伸長率。和H樣品相比,S樣品在峰時效下抗拉強度和屈服強度分別提高了45 MPa和15 MPa。通常來說,細晶強化、第二相強化在提高鎂合金強度方面扮演了重要的作用[17]。晶粒細化可以顯著的提高鎂合金的強度,特別是屈服強度。通過Hall-Petch公式[18]可以知道,晶粒尺寸越小,屈服強度越高。前面已經(jīng)提到,時效態(tài)S樣品和H樣品的平均晶粒尺寸分別為4.7 μm 和6.8 μm,所以S樣品的細晶強化效果更好。

為了確定鑄態(tài)ZMG611合金的物相組成,對合金進行了XRD衍射分析,結(jié)果如圖2(a)所示。從圖中可以看到,鑄態(tài)ZMG611合金的物相主要包括Mg3Zn6Gd (I相) 和 α-Mg 固溶體。值得注意的是在XRD中沒有檢測到Mg7Zn3相的衍射峰,結(jié)合電負性差值越大化合物越容易形成的原理,Mg, Zn 和Gd 的電負性分別分別為1.31, 1.65 和 1.20,所以Zn和Gd的結(jié)合力更強,從而在凝固過程中I 相首先形成,消耗Zn元素,導致Mg7Zn3相顯著減少。為了進一步確定鑄態(tài)合金的物相和物相的轉(zhuǎn)變溫度,對鑄態(tài)ZMG611合金進行了差示掃描量熱法分析(DSC),結(jié)果如圖2(b)所示。圖中觀察到了2個吸熱峰,一個大約為630 ℃,另一個約為450 ℃。結(jié)合之前的物相分析,可以確定630 ℃為基體熔化的溫度,基體在熔化的過程中會吸收熱量,所以熱流量降低。而450 ℃則對應的是Mg3Zn6Gd (I相)的相變溫度,表明I相具有較高的熱穩(wěn)定性。在DSC曲線中沒有觀察到明顯的Mg7Zn3對應的吸熱峰,和XRD檢測結(jié)果一致。為了研究擠壓前固溶處理對ZMG611合金顯微組織的影響,對鑄態(tài)合金進行了固溶處理;同時,作為對比試驗,對鑄態(tài)合金也進行了均勻化處理。圖3(a)和3(b)為分別為H樣品和S樣品的光學顯微組織(OM)圖片。從圖3中可以看到,對于H樣品來說,均勻化處理后仍然可以看到明顯的枝晶,組織和鑄態(tài)差別不大。因為Gd原子在基體中的擴散速度很慢,短時間的保溫不能使Gd原子充分擴散,均勻化的目的是使Zn原子能夠得到充分擴散;而S樣品經(jīng)過固溶處理后,枝晶基本得到消除,大部分第二相溶入基體,形成過飽和固溶體,只有少量第二相殘留在基體上。


本文編號：3487304