固相再生AZ31B鎂合金的組織性能及氧化相表征.pdf

1、鎂合金是目前工程應(yīng)用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有比強度和比剛度高，易于機械加工，阻尼性能好、電磁屏蔽能力強等諸多優(yōu)點。目前廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、計算機、家電和通信等行業(yè)。然而，隨著鎂合金應(yīng)用量的增大，在鎂合金生產(chǎn)和流通過程中所產(chǎn)生的廢料大幅增加。本文研究鎂合金廢料的固相再生，促使節(jié)能減排，實現(xiàn)鎂工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　 本文以AZ31B鎂合金屑為原料，以固相再生的方法再生鎂合金。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、高分辨透射電

2、子顯微鏡、電子萬能拉伸試驗機和疲勞試驗機等分析和測試手段，研究了固相再生AZ31B鎂合金動態(tài)再結(jié)晶組織、拉伸性能、氧化相的形態(tài)分布、氧化相與基體間界面結(jié)構(gòu)、疲勞性能和斷裂行為。討論了固相再生AZ31B鎂合金的強化機制和斷裂機制。
　　 研究了屑尺寸對固相再生AZ31B鎂合金組織和性能的影響，三種不同尺寸的屑經(jīng)壓力為350MPa，保壓時間為60s冷壓，壓坯密度分別為1.598g/cm3、1.677 g/cm3和1.629 g/cm

3、3。再生合金的晶粒尺寸小于鑄錠擠壓合金，在不同尺寸屑再生的合金中，隨著S值(單位體積再生材料中屑的總表面積)增大，合金晶粒尺寸減小，抗拉強度升高，具有中間S值的再生合金延伸率最高。屑厚度較小的兩種再生合金，抗拉強度明顯高于鑄錠擠壓合金，再生鎂合金延伸率均低于鑄錠擠壓合金。
　　 研究了固相再生工藝參數(shù)對AZ31B鎂合金組織和性能的影響，隨著擠壓溫度升高，再生合金晶粒尺寸增大，抗拉強度與延伸率先提高后降低，400℃擠壓的再生材料力

4、學(xué)性能最好，抗拉強度為309.2MPa，延伸率為16.3％。擠壓溫度高于350℃時，再生合金抗拉強度高于鑄錠擠壓合金。擠壓比由4:1增大到44.4:1時，合金組織細化，擠壓比為100:1時，組織明顯粗化。隨擠壓比的增大，再生合金與鑄錠擠壓合金的抗拉強度增加，延伸率先增大后減小。擠壓比達到11.1:1時，斷口上沿屑與屑間結(jié)合面斷裂的特征消失，擠壓比達到25:1時，再生合金的抗拉強度高于鑄錠擠壓合金。
　　 研究了固相再生AZ31B

5、鎂合金中氧化相的分布，屑表面氧化膜在擠壓過程中破碎，在再生合金中，破碎的氧化相大體按平行于擠壓方向分布。屑經(jīng)嚴(yán)重的氧化，再生鎂合金仍具有較好的力學(xué)性能。隨著擠壓次數(shù)的增加，氧化相破碎程度及分布均勻性增大，合金的抗拉強度增大，重復(fù)擠壓增強屑間結(jié)合，經(jīng)3次、4次擠壓后，合金斷口上沿原始屑結(jié)合面產(chǎn)生的微裂紋基本消失。
　　 研究了固相再生AZ31B鎂合金中氧化相的微觀形態(tài)及氧化相與基體間界面結(jié)構(gòu)。在擠壓過程中打碎的氧化鎂呈細小的球形顆

6、粒，尺寸約為15～25nm，擠壓比較低時，氧化膜沒有完全破碎。細小的氧化鎂顆粒及未完全破碎的氧化鎂團塊與鎂合金基體間界面結(jié)合緊密，均達到了原子級結(jié)合，且破碎的氧化鎂顆粒在合金中局部區(qū)域呈彌散分布，在一定程度上起到強化作用。
　　 在交變載荷作用下，固相再生AZ31B鎂合金的疲勞性能沒有明顯低于鑄錠擠壓材料。屑厚為0.1mm、0.4mm、1.2mm的再生合金及鑄錠擠壓合金的疲勞極限(r=0.1)分別為90.7MPa、86.7MPa