论文部分内容阅读
本文以开发新型高性能变形镁合金为研究目的,通过金相组织观察(OM),X射线衍射分析(XRD),扫描电子显微观察(SEM),能谱分析(EDS),透射电子显微观察(TEM),以及室温拉伸试验等方法,系统的研究了 AZ80-xSn(x=0,1,2,4,wt.%)合金的微观组织形貌特征以及室温力学性能。研究结果表明:AZ80-xSn合金中相组成为α-Mg,Mg17Al12和Mg2Sn相。随着Sn元素含量的增加,铸态和挤压态AZ80-xSn合金中Mg17Al12相和Mg2Sn相增多。Sn元素促进了合金挤压过程中发生的动态再结晶过程,挤压后AZ80-xSn(x=0,1,2,4,wt.%)合金平均晶粒尺寸分别为:10.30μm,13.03μm,14.02μm和10.24 μm。当含量低于2 wt.%时,Sn元素固溶于基体当中,且能够促进合金晶粒的长大;当Sn含量高于2 wt.%时,有大量Mg2Sn相散乱的分布于基体中,该Mg2Sn相可以抑制晶粒长大,细化合金晶粒。当Sn含量低于2 wt.%时,T6时效态AZ80-xSn合金中非连续析出相随着Sn含量的增加而增多,当Sn含量高于2 wt.%时,时效态合金中非连续相随着Sn含量的增加而减少。AZ80-1Sn合金中非连续Mg17Al12相形貌长直,且呈规则的平行片层状析出,而AZ80-2Sn合金中连续Mg17Al12相密度明显增强,且分布均匀,两种第二相组织均可以提升合金强度。Sn元素的添加,显著提高挤压态和时效态AZ80合金强度,且当Sn含量为2 wt.%时,合金强度最佳。在350℃、380℃和400℃温度下挤压时,AZ80-2Sn合金均发生动态再结晶过程,合金晶粒明显细化,且挤压温度越高,合金晶粒组织越均匀。三种挤压态合金的平均晶粒尺寸分别为8.8μm,9.5μm和12.9μm,平均晶粒尺寸随着挤压温度的升高逐渐增大。当挤压温度为350℃时,第二相以大块条状形貌沿挤压方向聚集析出。当挤压温度高于350℃时,合金中第二相以颗粒状形貌沿晶界均匀分布,且合金中的第二相数量随着挤压温度的升高逐渐减少。挤压态合金中形成了(0001)基面平行于挤压方向且呈环状分布的典型挤压织构,且380℃挤压温度下,合金中该织构组织强度最大。挤压态合金在175℃下进行T5时效处理后,合金第二相主要由连续和非连续析出的Mg17Al12相,以及弥散分布的颗粒状Mg2Sn相组成。随着时效前挤压温度的升高,合金连续析出相减少,非连续析出相增多。力学性能测试结果表明,AZ80-2Sn合金在380℃下挤压,并进行175℃(3h)T5时效处理后,获得最佳综合力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为279.5MPa、391.6MPa、9.8%。AZ80-2Sn合金的较优固溶处理工艺为420℃/1h,随后在150℃和200℃温度下进行T6时效处理发现:不同时效温度对合金微观组织、力学性能及断裂机制产生显著影响。时效处理后,合金中DP相呈三种形貌析出:(Ⅰ)细小片层状和颗粒状DP相群(Ⅱ)粗大片层状和颗粒状DP相群(Ⅲ)颗粒状DP相群。150℃时效温度下,合金中DP相以第(Ⅰ)(Ⅲ)类形貌析出,时效温度升高至200℃时,DP相以第(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)类形貌析出。较低时效温度下,连续析出相区域的Mg17Al12相和颗粒状Mg2Sn相尺寸细小,且致密。随着时效温度的升高,连续析出相尺寸显著增大,且部分非连续析出相片层间距增大。经过测试分析发现,当时效温度为150℃时,合金中连续析出相强度大于非连续析出相,变形过程中,非连续析出相区域发生严重变形,断裂主要在该区域内发生;当时效温度为200 ℃时,合金中非连续析出相强度高于连续析出相强度,断裂裂纹主要沿着连续析出相区域扩展。力学性能测试结果表明,对于在400℃挤压的AZ80-2Sn合金,经过420℃/1h+150℃/35h固溶时效处理后,合金具有较优的综合力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为293.3 MPa、421.8 MPa和7.8%。