等通道轉(zhuǎn)角擠壓對ZK60-4Si鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、導(dǎo)熱性優(yōu)良、電磁屏蔽能力強、減震性好、容易回收等一系列優(yōu)點，在電子產(chǎn)品、汽車、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但其高溫性能差，限制了其在工業(yè)界的應(yīng)用。耐熱鎂合金的研究是從稀土鎂合金開始的，在鎂合金中加入稀土元素形成高溫強化相，以提高其耐熱性能，由此研發(fā)出了一系列的稀土耐熱鎂合金，而稀土耐熱鎂合金的成本較高限制了其廣泛應(yīng)用，因此，開發(fā)低成本且高溫抗蠕變性能好的耐熱鎂合金是近年來研究的一個熱點問題。

2、　　 硅價格便宜，在鎂合金中加入Si元素，可以形成Mg2Si相，Mg2Si具有高熔點、高硬度和高彈性模量，是一種高溫強化相，但Si在鎂中的溶解度極低，鑄態(tài)時Mg2Si相呈漢字狀或塊狀，易割裂基體，反而會降低合金的力學(xué)性能。等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)(ECAP)可以有效細(xì)化基體晶粒和破碎第二相。本課題主要研究的是在ZK60鎂合金中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％的Si元素，經(jīng)過等通道轉(zhuǎn)角擠壓細(xì)化基體晶粒，同時細(xì)化Mg2Si、Mg-Zn相等第二相并使之均勻彌散

3、分布，以提高合金的高溫蠕變性能。
　　 利用光學(xué)金相顯微鏡觀察合金的鑄態(tài)及擠壓態(tài)組織，結(jié)合X射線衍射儀分析合金的物相，采用電子萬能試驗機測試材料的室溫力學(xué)性能，并測試了高溫蠕變性能。利用掃描電鏡進(jìn)行斷口掃描，利用透射電鏡分析等通道轉(zhuǎn)角擠壓對合金組織的影響。實驗結(jié)果為:
　　 (1) ZK60-4Si鎂合金鑄態(tài)組織有α-Mg基體、Mg2Si相、Mg51Zn20相、MgZn相和MgZn2相組成，基體晶粒粗大，Mg2Si相為漢

4、字狀或塊狀。經(jīng)過4道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，基體組織得到顯著細(xì)化，Mg2Si等增強相破碎為細(xì)小的顆粒，經(jīng)過8道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，晶粒尺寸進(jìn)一步降低，晶粒更加均勻， Mg2Si等增強相顆粒趨于彌散化分布，結(jié)合XRD衍射分析可知，擠壓前后合金物相沒有變化。
　　 (2)ZK60-4Si鎂合金鑄態(tài)時的室溫力學(xué)性能差，屈服強度僅有48MPa，抗拉強度也只有128MPa，伸長率為7.2％，這是由于鑄態(tài)時合金的組織疏松且晶粒粗大，并且漢字狀或

5、塊狀Mg2Si相棱角尖銳，對基體具有割裂作用，降低了合金的力學(xué)性能。經(jīng)過4道次擠壓后，合金的性能顯著提高，屈服強度和抗拉強度都提高了62.5％，伸長率提高了247％。經(jīng)8道次擠壓后，與4道次擠壓相比，合金的性能變化不大。
　　 (3) ZK60-4Si鎂合金在250℃，70MPa蠕變實驗時，鑄態(tài)試樣加載后幾乎瞬間斷裂，蠕變性能很差，經(jīng)過等通道轉(zhuǎn)角擠壓后，合金的蠕變性能大幅度的提高，2、4、6、8道次合金的蠕變壽命分別為8.5、1