熱處理對(duì)az31的影響3

1、連續(xù)流變擠壓成形AZ31的T6熱處理摘要：連續(xù)流變技術(shù)制備了 AZ31鎂合金型材。研究了 T6熱處理對(duì)該制品組織性能影響。 結(jié)果表明，隨著固溶溫度的升高，時(shí)間的延長(zhǎng)，合金硬度減小，430C固溶16h能形成較好 的過(guò)飽和固溶體；隨著時(shí)效溫度的升高，時(shí)間的延長(zhǎng)，合金硬度增大，時(shí)效溫度為220C時(shí)， P-Mgi7Al12相先從晶界處不連續(xù)析出，時(shí)效16h時(shí)，P-Mg17Al12相開(kāi)始從晶粒內(nèi)部連續(xù)析出， 時(shí)效24h達(dá)到較好效果。關(guān)鍵詞：固溶處理；時(shí)效處理；AZ31鎂合金；連續(xù)流變擠壓鎂合金具有密度小，比強(qiáng)度度與比剛度高，阻尼減震性、切削加工性與導(dǎo)熱性好，電 磁屏蔽能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)US，有望成21世紀(jì)重要

2、的商用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料6。但鎂合金塑性較差， 容易氧化和燃燒，半固態(tài)加工是鎂合金成形的有效方式，因此，鎂合金半固態(tài)流變成形技術(shù) 受到高度重視68。鎂合金連續(xù)流變成形技術(shù)，將合金液注入到轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥與固定靴座組成 的型腔中，通過(guò)軋輥對(duì)合金的摩擦力，使凝固中的熔體在剪切作用下組織發(fā)生細(xì)化和球化， 形成優(yōu)良的半固態(tài)漿料，并在型腔出口安裝成形模，將制漿與成形有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)漿料制備 與流變成形的一體化和連續(xù)化911。連續(xù)流變擠壓制出的AZ31鎂合金中P-Mg17Al12相的析出方式對(duì)于合金組織性能有重 要影響。研究不同熱處理方式下P-Mg17Al12相析出方式對(duì)合金組織性能的影響顯得尤為重 要。本課題主要研究

3、T6熱處理對(duì)連續(xù)流變擠壓制備的AZ31鎂合金組織影響，以便完善制 備AZ31鎂合金半固態(tài)制品的工藝。1試驗(yàn)使用電阻爐對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行熔煉，其成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）:2.5%3.5%的Al，0.6%1.4% 的 Zn，0.1%的 Si，0.05%的 Cu，0.01%的 Ni，0.01%的 Fe，其余為 Mg。電阻爐升溫到500C530C時(shí)通入氬氣，其壓力為15.15X10串a(chǎn)，流量為5L/min，把 爐內(nèi)空氣排空。加入鎂錠，加熱到720C時(shí)，加入合金元素。合金化充分完成后，用六氯乙 烷除氣并扒渣，以保證合金熔體的純凈度。調(diào)整連續(xù)流變擠壓成形機(jī)工作輥轉(zhuǎn)速為15r/min，冷卻水流量為1525L/m

4、in。AZ31合 金澆注溫度為730C750C。制備10個(gè)長(zhǎng)度為100mm，截面為6mmx20mm的AZ31鎂合金試樣，并分別標(biāo)號(hào)。然 后進(jìn)行固溶處理，其方案見(jiàn)表1。表1固溶處理實(shí)驗(yàn)方案編號(hào)固溶溫度固溶時(shí)間/h編號(hào)固溶溫 度固溶時(shí)間/h146426763415C88430 C849995161016對(duì)固溶處理的試樣進(jìn)行分析，然后選出固溶效果最好的一個(gè)切成10小塊分別進(jìn)行時(shí)效 處理，其工藝見(jiàn)表2。表2時(shí)效處理實(shí)驗(yàn)方案編號(hào)時(shí)效溫度時(shí)效時(shí)間/h編號(hào)時(shí)效溫度時(shí)效時(shí)間/h11416412817813200 C1218220 C121416191615242024對(duì)熱處理后的試樣進(jìn)行打磨、拋光、腐蝕。腐蝕

5、液配比為：10ml水+70ml無(wú)水乙醇+5ml 冰醋酸+5g苦味酸。而后采用金相顯微鏡對(duì)組織進(jìn)行觀察，從而分析不同的熱處理方式對(duì) AZ31鎂合金連續(xù)流變擠壓成形組織的影響。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1固溶處理對(duì)合金組織的影響圖2為未固溶處理前的連續(xù)流變擠壓成形制品中心位置縱斷面顯微組織圖。根據(jù)相關(guān)資 料表明12，圖中白色箭頭標(biāo)注的分別為a-Mg和P-Mg17Al12相。圖2 AZ31鎂合金型材未固溶制品中心縱斷面顯微組織固溶溫度為415C、不同固溶時(shí)間的金相圖如圖3所示，固溶溫度為430C時(shí)不同固溶 時(shí)間的組織如圖4所示。從圖中可以看出固溶溫度升高，原子的活動(dòng)性增強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)速度加快， 組織中P-Mg1

6、7Al12相溶入基體的速度也相應(yīng)加快，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，晶界上的。相面積越來(lái) 越小，逐漸分解溶入a相基體組織中，但是溶解速度逐漸減慢。a-4h； b-6h； c-9h圖3固溶溫度為415C，不同保溫時(shí)間金相組織abC00 - KJ 00 ti tta100 U ma-4h； b-6h； c-8h圖4固溶溫度為430C，不同保溫時(shí)間金相組織圖5所示為硬度隨固溶溫度和固溶時(shí)間變化曲線，從圖中可以看出，硬度隨著固溶溫度 的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，合金的硬度逐漸下降。造成這種現(xiàn)象的主要原因是經(jīng)過(guò)固溶處理后， 合金組織中表現(xiàn)的較硬并且脆的P-Mg17Al12相分解溶入基體，從而降低了合金硬度的下降。 430C固

7、溶16小時(shí)后，合金硬度基本不在變化，此時(shí)形成了較好的過(guò)飽和固溶體。480246810 12 14 16 18 20 22 24固溶時(shí)間/h圖5硬度隨固溶溫度和固溶時(shí)間變化曲線2.2時(shí)效處理對(duì)合金組織的影響固溶處理后，鋁在鎂合金中處于過(guò)飽和狀態(tài)，整個(gè)合金體系的能量處于較高的狀態(tài)，為 降低能量，鋁原子將從過(guò)飽和的鎂基體中形成P-Mg17Al12金屬間化合物析出。不同時(shí)效處理圖6 430C固溶16h，不同時(shí)效溫度和時(shí)間a-20OC 時(shí)效 8h； c-200C 時(shí)效 16h； e-200C 時(shí)效 24h；b-220C 時(shí)效 8h； d-220C 時(shí)效 16h； f-220C 時(shí)效 24h；時(shí)效溫度為2

8、00C時(shí)，胞狀的P-Mg17Al12相逐漸從晶界處不連續(xù)析出，并且部分析出相 開(kāi)始侵入a-Mg相顆粒內(nèi)部，如圖5a、圖5c所示。隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒內(nèi)部仍沒(méi)有 連續(xù)析出，只是不連續(xù)析出相在晶界處有聚集的趨勢(shì)。由于P-Mg17Al12相位與基體不符，不 存在共格關(guān)系，為了利于形核析出，該析出相以細(xì)小片狀的形式平行于基體形成非連續(xù)析出。當(dāng)時(shí)效溫度上升到220C時(shí)，時(shí)效時(shí)間為8h,如圖5b所示，P-Mg17Al12相仍在晶界處 不連續(xù)析出，比200C時(shí)（圖5c）有所增加，但在晶粒內(nèi)部沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其連續(xù)析出；當(dāng)時(shí)效時(shí) 間為16h時(shí)，如圖5d所示，基體中出現(xiàn)細(xì)小的連續(xù)析出相，連續(xù)析出P-Mg17Al12

9、相在晶粒 內(nèi)部開(kāi)始形核生長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)效24h時(shí)，晶粒內(nèi)部連續(xù)析出的P-Mg17Al12相則明顯增多，彌散強(qiáng) 化效果增加，時(shí)效效果較好。時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)合金硬度的影響如圖7所示，隨著時(shí)效溫度的升高和時(shí)效時(shí)間的延 長(zhǎng)，鎂合金的硬度逐漸上升。時(shí)效溫度為220C時(shí)，硬度值上升較快，然后較早的趨于平緩， 這是因?yàn)樾囟容^高，合金具有較高的時(shí)效析出驅(qū)動(dòng)力，合金組織中的Al元素迅速在晶界 或位錯(cuò)處形核，與鎂元素形成金屬間化合物Mg17Al12相，彌散分布于基體組織中，強(qiáng)化合 金的力學(xué)性能，由于析出速度與生長(zhǎng)速度較快，使得析出相形核數(shù)量逐漸減少，因此硬度值 較早趨于平緩。圖7 430C固溶16h不同時(shí)效溫度對(duì)硬度

10、的影響3結(jié)論固溶處理能夠把P-Mg17Al12相的溶入鎂合金基體中，形成過(guò)飽和固溶體。在合適 的溫度范圍內(nèi)固溶溫度越高，P-Mg17Al12相溶入基體組織越快，隨著固溶時(shí)間延長(zhǎng)， P-Mg17Al12相溶入基體組織越充分，過(guò)飽和程度越大，析出。相的驅(qū)動(dòng)力也就越大，最佳的 固溶溫度為430Co時(shí)效處理能夠把過(guò)飽和固溶體中的P-Mg17Al12相析出，并使其均勻分布在組織中。 時(shí)效溫度越高，P-Mg17Al12相生長(zhǎng)快，隨著時(shí)效時(shí)間增加，。-Mg17Al12相析出增多，分布比 較彌散，強(qiáng)化效果較好，最佳的時(shí)效溫度為220Co參考文獻(xiàn)Yamashita A, Horita Z, G T. Impro

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