【摘 要】
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目前应用最多的低成本镁合金主要是AZ（Mg-Al-Zn）系和AM（Mg-Al-Mn）系,但这两种体系绝对强度低、韧性不足仍然是限制其大范围应用的关键问题。已有的高强度镁合金,大多都有较高含量的稀土元素,成本较高,一般用于国防军工、航空航天等一些特殊领域。ZA（Mg-Zn-Al）系铸造镁合金具有低成本的特点,且具有非常好的时效强化效果,被认为是最具前景的可热处理强化的镁合金之一,但一些ZA系镁合金热
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目前应用最多的低成本镁合金主要是AZ（Mg-Al-Zn）系和AM（Mg-Al-Mn）系,但这两种体系绝对强度低、韧性不足仍然是限制其大范围应用的关键问题。已有的高强度镁合金,大多都有较高含量的稀土元素,成本较高,一般用于国防军工、航空航天等一些特殊领域。ZA（Mg-Zn-Al）系铸造镁合金具有低成本的特点,且具有非常好的时效强化效果,被认为是最具前景的可热处理强化的镁合金之一,但一些ZA系镁合金热裂倾向严重,研究发现可以通过添加其他合金元素,来改善其热裂倾向,同时提高Mg-Zn-Al系合金的力学性能。本文通过调整Zn/Al比得到了一系列Mg-Zn-Al系合金,对比研究了铸态、固溶态和时效态的微观组织和力学性能变化规律。然后分别采用Mg CO3变质处理、热处理工艺优化和挤压变形处理三种工艺对Zn/Al比最高的Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金进行了组织与力学性能的优化,得到如下主要结论:（1）铸态Mg-x Zn-y Al-0.5Cu-0.3Mn（x/y=2、3、3.5、8、10）系列合金主要由α-Mg、Mg32（Al,Zn）49、Mg Zn、Mg Zn2相组成。该系列合金室温拉伸性能优异,且适当提高Zn/Al比,能够提高时效强化效果,获得较高的屈服强度。时效态Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金具有最高的屈服强度值231 MPa。（2）Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金在加入Mg CO3变质处理后晶粒明显减小,力学性能显著提高。合金性能的提升可能是尖晶石结构的Mn Al2O4纳米级相弥散分布在镁基体中产生的Orowan强化和这些细小的高熔点相作为异质形核点,阻碍晶粒长大,产生的细晶强化共同作用的效果。（3）热处理优化后Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金的室温拉伸性能提升明显。峰时效合金综合性能最优,其抗拉强度、屈服强度和断裂应变分别达到了311 MPa、248 MPa和13.2%。（4）挤压后Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金平均晶粒尺寸降至4.06μm,表现出典型挤压棒丝织构特征。经过T6处理后获得最佳的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和断裂应变分别达到了350 MPa、293 MPa、17.3%。本工作得到的Mg-Zn系合金具有低成本、高强度和塑性优良的特点,能够有效促进镁合金在民用产品方面的商业化应用;同时,本工作关于Mg CO3对Mg-10Zn-1Al-0.5Cu-0.3Mn合金晶粒细化的研究能为以后含Mn的Mg-Zn-Al系合金的晶粒细化研究提供一定参考。
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