Mg-Zn-Al新型鎂合金開發(fā)及半固態(tài)觸變成形.pdf

1、半固態(tài)成形技術(shù)被認為是一種最具先進性的金屬成形加工技術(shù)，其特點是易于近終成形、成形溫度低、節(jié)約能源等。鎂合金在一般成形過程中容易氧化燃燒，而采用半固態(tài)成形可有效的解決此問題。目前，采用半固態(tài)成形的鎂合金主要有AZ91、AM60和AM50等牌號合金，首先是這些合金對半固態(tài)成形可控性的要求不能夠完全滿足的，其次是合金本身的熱處理強化效果不太明顯，從而不能有效地發(fā)揮半固態(tài)成形材料可通過熱處理強化的優(yōu)勢。因此，有必要開發(fā)一種適合半固態(tài)成形的高強

2、鎂合金。開發(fā)合金的思路主要是，先獲得強度較高且熱處理強化效果顯著的鎂合金，要求該合金滿足半固態(tài)成形，并具有較強的可控性，然后利用半固態(tài)成形以及熱處理提高其力學(xué)性能。Mg-Zn-Al合金具有較高的室溫及高溫力學(xué)性能，成本低廉，其研究和應(yīng)用較為廣泛，并且熱處理強化效果較好，所以可利用半固態(tài)成形對其進一步強化。本課題系統(tǒng)地研究了Mg-Zn-Al合金鑄態(tài)及熱處理組織和力學(xué)性能，并且對其進行半固態(tài)組織非枝晶化研究，最終選擇了熱處理強化效果最好并滿

3、足半固態(tài)成形要求的ZA74合金進行觸變壓鑄研究以及后期熱處理強化。主要研究結(jié)果如下:
　　1.對Mg-(5～20％)Zn-(0～6％)Al合金組織和性能進行系統(tǒng)地研究。表明，合金主要由α-Mg、MgZn、Mg32(Al，Zn)49及Mg17Al12相組成。隨合金元素Zn和Al增加，合金由粗大的樹枝晶向細小的等軸晶轉(zhuǎn)變，晶粒尺寸逐漸減小，而晶界處的共晶相數(shù)量逐漸增多，尺寸逐漸增大。Mg-Zn-Al合金具有較高的室溫抗拉強度，在180

4、～240 MPa之間，其中ZA54、ZA56以及ZA202合金的抗拉強度分別可達到227、228和237MPa;隨著Zn含量的增加，合金的延伸率逐漸降低。
　　2.Mg-Zn-Al合金經(jīng)過熱處理后，抗拉強度得到顯著提高，其中ZA74和ZA72合金熱處理后抗拉強度最高，分別為338 MPa和337 MPa，較鑄態(tài)分別提高了68％和66％，其次抗拉強度較高的是ZA54和ZA56合金，分別可達到320 MPa和305 MPa，而隨著合金

5、元素的增多，熱處理后晶界化合物相嚴(yán)重影響合金的力學(xué)性能。對ZA74合金熱處理工藝研究，其最佳熱處理工藝參數(shù)為:固溶工藝350℃+28 h水淬，時效工藝165℃+24 h。熱處理強化主要是固溶強化和時效強化，時效過程中在晶界和基體內(nèi)部析出細小彌散的強化相，對合金力學(xué)性能貢獻較大。
　　3.利用等溫?zé)崽幚矸▽g-Zn-Al合金半固態(tài)組織演變及機理進行研究。表明，顆粒尺寸與Zn含量有直接關(guān)系，隨Zn含量增加，得到的固相顆粒尺寸逐漸減小

6、，并且當(dāng)Zn含量大于7％以后，固相顆粒尺寸在50μm以下，其中，ZA202合金的固相顆粒尺寸可達到28.9μm，Al元素可減小初生固相顆粒的粗化速率;Mg-Zn-Al合金半固態(tài)組織演變主要經(jīng)歷組織的粗化、分離、球化以及最終的合并、長大階段。當(dāng)液相較少，固相顆粒分離的機制主要是液相沿著晶界、亞晶界浸潤和擴展;而有一定的液相存在時，根部重熔機制在固相顆粒分離中起主導(dǎo)作用。
　　4.對ZA74合金進行半固態(tài)觸變成形及熱處理強化研究。表明