形變熱處理對(duì)az80鎂合金組織及性能的影響畢業(yè)論文

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1、形變熱處理對(duì)AZ80鎂合金組織及性能的影響摘　要:降低擠壓溫度是細(xì)化鎂合金晶粒和提高強(qiáng)度的有效手段,但對(duì)靠析出強(qiáng)化的AZ80鎂合金來說,降低擠壓溫度會(huì)造成擠壓時(shí)的析出,從而影響最終時(shí)效的效果。分析了在工業(yè)生產(chǎn)用擠壓機(jī)上380℃和330℃擠壓出的AZ80鎂合金擠壓和時(shí)效的組織和性能。結(jié)果表明:330℃擠壓可獲得6μm的均勻等軸晶粒組織,但冷卻后的樣品中明顯存在析出物,后續(xù)時(shí)效過程較快,但最高強(qiáng)度不如高溫?cái)D壓樣品的最高強(qiáng)度;在380℃下擠壓并時(shí)效后,其最高抗拉強(qiáng)度可達(dá)400MPa,延伸率可達(dá)8%。X射線衍射織構(gòu)測(cè)定表明,擠壓軸的織構(gòu)對(duì)性能的提高也

2、起一定的作用。利用環(huán)境掃描電鏡和透射電鏡研究了時(shí)效溫度對(duì)AZ80鎂合金析出相的影響，測(cè)定了析出相荃體的位向關(guān)系，分析了不同析出相的析出機(jī)理及其對(duì)合金性能的影響。關(guān)鍵詞:AZ80鎂合金;變形;時(shí)效處理;織構(gòu);力學(xué)性能鎂合金以其良好的鑄造性能、切削加工性能及抗沖擊性能等優(yōu)點(diǎn)日益得到人們的普遍關(guān)注,尤其在汽車和飛機(jī)制造等一些工業(yè)領(lǐng)域因其低的比重和易回收特點(diǎn)而逐漸被大批量地應(yīng)用[1,2]。AZ80鎂合金是傳統(tǒng)Mg2Al2Zn系變形鎂合金中強(qiáng)度最高的合金,其抗拉強(qiáng)度可達(dá)380MPa[3]。我國對(duì)鎂合金的研究主要集中在一些新型稀土類合金體系的開發(fā)[47]

3、,對(duì)AZ80合金的研究較少。盡管AZ80鎂合金中的Al含量占8%,且具有明顯的時(shí)效析出效應(yīng),但直接析出平衡相Mg17Al12(缺乏亞穩(wěn)相)和大規(guī)模的不連續(xù)析出(胞狀析出)使得該合金并未進(jìn)行最佳時(shí)效強(qiáng)化[8,9]?？赡芨纳频姆椒ㄓ袃煞N,一是加入第三組元產(chǎn)生以亞穩(wěn)共格方式存在的析出物;二是改變熱機(jī)械處理工藝,在細(xì)化晶粒、盡量減小胞狀析出的規(guī)模的基礎(chǔ)上,利用織構(gòu)強(qiáng)化。第一種方法是最理想的,但目前尚未找到理想的第三組元。本文作者采用第二種方法,嘗試降低擠壓溫度細(xì)化晶粒、提高織構(gòu)強(qiáng)度、促進(jìn)第二相均勻析出從而進(jìn)一步改善合金性能的可能性,為工業(yè)生產(chǎn)提供原始

4、數(shù)據(jù)。由于鎂合金強(qiáng)烈的性能各向異性,擠壓棒較高的力學(xué)性能幾乎無一例外地包含織構(gòu)的貢獻(xiàn)。如Hilpert等[10]報(bào)道,AZ80擠壓板(尚未時(shí)效)的縱、橫向抗拉強(qiáng)度分別為340和200MPa,延伸率分別為12%和3%;擠壓棒軸向和徑向的抗拉強(qiáng)度分別為350和265MPa,延伸率分別為9%和7%;而鑄態(tài)AZ81合金(無強(qiáng)織構(gòu))經(jīng)T4處理后的抗拉強(qiáng)度只有275MPa,延伸率為15%[3];等通道側(cè)向擠壓雖可將晶粒細(xì)化至8μm以下,但造成的軟取向使強(qiáng)度反而下降[11],可見織構(gòu)對(duì)性能的影響很大。研究時(shí)效溫度對(duì)鎂合金析出β相的影響及析出β相對(duì)合金性能的

5、強(qiáng)化作用,發(fā)現(xiàn)了口相的一種新的析出方式—在晶界及孿晶處析出,這種β相對(duì)合金性能有較大危害,文中探討了兩種相的形核及生長行為,并分析了其對(duì)合金性能的不同影響。1　實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所用材料為AZ80變形鎂合金,名義成分為8%Al,0.5%Zn,0.2%Mn(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),余量為Mg。試樣經(jīng)630T生產(chǎn)用擠壓機(jī)上擠壓成d22mm的棒材,擠壓面之比為17∶1(因生產(chǎn)中模具的限制,未能進(jìn)一步增大擠壓比)。為消除鑄態(tài)試樣中枝晶偏析及非平衡析出相的影響,坯料預(yù)先經(jīng)過固溶熱處理(440℃,12h),擠壓后澆水冷卻,再在170℃下進(jìn)行等溫時(shí)效處理,最長時(shí)效時(shí)間為36h。

6、拉伸試樣按國標(biāo)GB/T228—2002規(guī)定進(jìn)行截取。拉伸實(shí)驗(yàn)在MTS810力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,應(yīng)變速率為6×10-4s-1。硬度實(shí)驗(yàn)在HBRVU187.5型光學(xué)硬度計(jì)上進(jìn)行,每個(gè)試樣上測(cè)3個(gè)點(diǎn)取平均值。金相試樣用ACⅡ拋光液進(jìn)行電解拋光,然后用苦味酸+冰醋酸溶液侵蝕,在Leica2MEF4M型光學(xué)顯微鏡上觀察金相組織。用LEO1450型掃描電鏡(SEM)觀察斷口形貌,用D5000衍射儀測(cè)量宏觀織構(gòu)。合金的微觀結(jié)構(gòu)和能譜分析采用環(huán)境掃描電鏡,金相所用腐蝕劑為5%的硝酸酒精透射電鏡樣品采用電解雙噴減小,電解液為1：3的硝酸甲醇,溫度為-20℃,

7、雙噴后經(jīng)過離子薄化儀進(jìn)一步減薄并去掉表面氧化層。2　結(jié)果與討論2.1　鑄態(tài)及擠壓變形后的組織圖1(a)和(b)所示為AZ80合金的原始鑄態(tài)組織及440℃固溶處理后的顯微組織。由圖1(a)可看出,鑄態(tài)組織由α2Mg基體和離異共晶生成沿晶界分布的網(wǎng)狀β2Mg17Al12相組成,具有Mg2Al系合金典型的鑄造組織特征,多視場(chǎng)統(tǒng)計(jì)表征組織尺寸為二次枝晶臂,間距為25μm。經(jīng)440℃固溶12h后,β相重新溶入基體,獲得均勻的單相組織(圖1(b))。圖1(c)和(d)所示為AZ80合金經(jīng)380℃和330℃擠壓后的金相組織(觀察面平行于擠壓軸方向。為方便起

8、見,將380℃擠壓試樣稱為試樣A,330℃擠壓試樣稱為試樣B)。擠壓時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)為三向壓縮,應(yīng)變狀態(tài)為兩向縮短一向伸長。兩溫度下的擠壓過程均發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,形成等