【摘 要】
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镁合金是当前工程应用中最轻的结构金属材料之一,具有广泛的应用前景。Mg-6Zn-1Mn-3Sn（ZMT613）合金是一种新型的低成本、高性能变形镁合金,发展潜力大,但相比于高稀土镁合金,其绝对强度较低,为了进一步提升该合金的性能,本文以ZMT613镁合金为基础,通过微观表征（OM、SEM、EDS、DSC、XRD）和硬度测试、室温拉伸等方法,研究重稀土元素Yb的添加对不同状态ZMT613镁合金（铸态
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镁合金是当前工程应用中最轻的结构金属材料之一,具有广泛的应用前景。Mg-6Zn-1Mn-3Sn（ZMT613）合金是一种新型的低成本、高性能变形镁合金,发展潜力大,但相比于高稀土镁合金,其绝对强度较低,为了进一步提升该合金的性能,本文以ZMT613镁合金为基础,通过微观表征（OM、SEM、EDS、DSC、XRD）和硬度测试、室温拉伸等方法,研究重稀土元素Yb的添加对不同状态ZMT613镁合金（铸态、均匀化态、挤压态、固溶态、T5时效态、T6单双级时效态）组织和性能的影响。研究结果如下:铸态ZMT613合金中第二相呈连续网状分布,加入Yb元素后,ZMT613-x Yb（x=0.2,0.3,0.5,0.8）合金组织明显细化,第二相变得不连续,合金中生成了Mg Sn Yb新相,随着Yb元素的增加,Mg Sn Yb相含量增加,Mg2Sn相含量逐渐减少。ZMT613-x Yb合金经优化后的双级均匀化工艺（330℃/12h+430℃/2h）处理后,Mg7Zn3相溶入基体,Mg2Sn相和Mg Sn Yb相热稳定性高,残留于基体上。热挤压后,ZMT613-x Yb合金组织和性能变化明显。在挤压过程中,合金发生了动态再结晶,晶粒明显细化,合金平均晶粒尺寸随Yb含量增加而减小。均匀化后残留的Mg2Sn和Mg Sn Yb相在挤压过程中被挤碎,沿挤压流线分布。适量Yb元素添加可以在一定程度上改善挤压态合金的性能。与ZMT613合金相比,Yb元素的添加量为0.8%时合金性能最优,其屈服强度从221 MPa提高到248 MPa,抗拉强度从327 MPa提高到348 MPa,但延伸率从13.4%降低到10.2%。ZMT613-x Yb合金较优的T5时效工艺为180℃/10h,T5时效态合金显微组织与挤压态合金相比变化不大,添加适量Yb元素后,T5时效态合金性能改善明显,其中ZMT613-0.5Yb具有最佳的综合力学性能,与ZMT613合金相比,其屈服强度从237 MPa提高到268 MPa,抗拉强度从315 MPa提高到357 MPa,延伸率从10.2%提高到12.6%。420℃/2h是ZMT613-x Yb合金较优的固溶工艺,180℃/10h是合金较优的T6单级时效工艺,90℃/24+180℃/6h是合金较优的T6双级时效工艺。T6单级时效态ZMT613合金中添加Yb元素后,合金强度变化不大,但延伸率明显提升,其中ZMT613-0.8Yb合金的延伸率（6.1%）最高,相比于基础合金提升了约100%。T6双级时效能有效发挥Mg-Zn系合金的时效强化效应,合金的强度得到进一步提升。适量Yb元素能够改善ZMT613合金的力学性能,ZMT613-0.2Yb合金在T6双级时效态合金中具有最佳的综合力学性能,与ZMT613基础合金相比,其屈服强度从333 MPa提高到352 MPa,抗拉强度从373 MPa提高到418 MPa,延伸率从2.6%提高到4.3%。
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