等通道擠壓準(zhǔn)晶強(qiáng)化Mg-Sn基合金的組織、織構(gòu)及力學(xué)行為研究.pdf

1、鎂合金因具有低密度、易回收、比強(qiáng)度和比剛度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，而被用于汽車、航空、電子、軍事及其他工業(yè)領(lǐng)域。但絕對(duì)強(qiáng)度低、高溫穩(wěn)定性差仍然限制著鎂合金的廣泛應(yīng)用。Mg-Sn系合金因?yàn)槠鋬?yōu)良的變形能力和其中含有的高熔點(diǎn)Mg2Sn相(770℃)，從而使其綜合性能以及熱穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)的Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系列合金。另外，有報(bào)道稱在Mg-Sn系合金中添加Zn或Al可以明顯提高其時(shí)效強(qiáng)化的效果。另外，研究表明通過選擇合適的Zn/Al(鋅

2、鋁質(zhì)量比)，可以通過普通鑄造的手段在Mg-Sn合金中得到準(zhǔn)晶相，而準(zhǔn)晶相作為一種強(qiáng)化相，對(duì)合金性能的提高有著積極的作用。因此，在Mg-Sn系合金中僅僅加入廉價(jià)的Zn和Al后，合金的綜合性能性能便有望得到很大的提升，這也為不含稀土的耐熱鎂合金的研發(fā)提供了一種可能。
　　因此，本文通過向Mg-Sn合金中復(fù)合添加Zn和Al，并進(jìn)行等通道擠壓(ECAP)，獲得綜合性能最優(yōu)的Zn/Al比，然后對(duì)這種Zn/Al比的合金進(jìn)行時(shí)效處理，探究擠壓前

3、時(shí)效對(duì)合金性能的影響，最后，找到既能提高合金性能又適合生產(chǎn)應(yīng)用的ECAP道次，以求強(qiáng)化效果的最大化。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)合金的顯微組織和相組成進(jìn)行了分析；并通過維氏顯微硬度及室溫拉伸性能來表征合金的力學(xué)性能。研究結(jié)果表明：
　　(1)在Mg-8Sn合金中分別加入5％、6%和7wt.%的Zn和2wt.%的Al(Zn/Al質(zhì)量比分別為2.5,3和3.5)，

4、并分別進(jìn)行2道次的ECAP后，Mg-8Sn-6Zn-2Al(TZA862)合金由于更強(qiáng)的細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化效果，以及更高的加工硬化能力而顯示出最佳的強(qiáng)度和塑性。而且，在TZA862和TZA872合金中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶相的存在。
　　(2)由于Mg-Sn合金具有優(yōu)良可時(shí)效性，因此對(duì)TZA862合金進(jìn)行了擠壓前時(shí)效處理(Aging prior to ECAP,APE)，結(jié)果表明，擠壓前時(shí)效不僅可以通過有效細(xì)化晶粒、增加細(xì)小第二相的體積分?jǐn)?shù)、

5、提高織構(gòu)強(qiáng)度來提高合金強(qiáng)度，而且可以減少粗大未變形顆粒的數(shù)量，顯著提高合金的伸長(zhǎng)率。
　　(3)通過對(duì)TZA862合金進(jìn)行不同道次的等通道擠壓后發(fā)現(xiàn)，6道次擠壓試樣(6p sample)具有最佳的綜合性能，由于其較小的平均晶粒尺寸、較好的析出強(qiáng)化效果和較高的織構(gòu)強(qiáng)度而表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度，數(shù)量較少的粗大第二相粒子以及較高的加工硬化能力Hc使其表現(xiàn)出較高的伸長(zhǎng)率；8道次擠壓試樣的雖然屈服強(qiáng)度更高，但是較低的加工硬化能力、數(shù)量較多的粗大第