连续铸挤Mg-Zn-Cu合金工艺及热处理研究

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镁合金以其质轻,良好的比强度、比刚度以及优异的减震和电磁屏蔽性能,在汽车、轻轨和3C产品领域得到越来越多的应用。但是,由于镁合金易燃、变形能力差,使其加工成本很高,限制了它的应用。连续铸挤作为一种高效、节能、设备简单的生产技术,已经在铝合金工业生产中得到了广泛应用,这为我们研究镁合金连续铸挤技术提供了信心和动力。本研究通过控制连续铸挤成形过程的工艺条件,实现Mg-Zn-Cu合金的连续铸挤成形。重点研究了连续铸挤过程中不同浇注温度对Mg-Zn-Cu合金的组织、性能的影响,从而找出最佳浇注温度。另外,还研究了不同热处理制度对铸挤Mg-Zn-Cu合金组织及力学性能的影响规律和连续铸挤过程中的组织演变机理。研究工作的主要成果和结论如下:  (1)经多次实验得到的最佳工艺参数组合是:严格按Mg-Zn-Cu合金熔炼步骤熔炼并通入N2+2‰SF6保护气体;铸挤靴和挤压模于400℃预热3h;运转间隙调整为1.0~1.5mm;在熔体温度为730℃时进行浇注,此时转速为8r/min,冷却水流量为10~15L/min。此时晶粒细小均匀,约为6.7μ m,共晶相MgZnCu变形剧烈,而且比较均匀的分布在基体上。  (2)在铸挤槽中,熔体受到挫动剪切作用,先演化为由细小的等轴晶和液相组成的半固态金属浆料;在随后的流变成形过程中,发生液相流动和固相颗粒的滑动;最后在铸挤槽尾端发生塑性变形。在铸挤模中,受挤压力的作用,合金发生大量塑性变形,生成纤维状组织,并由于变形热发生动态再结晶,生成细小的晶粒。  (3)经440℃固溶8h时合金硬度达到峰值,此时共晶产物基本上均溶入基体内部,而且晶粒尺寸较小;拉伸实验测得其抗拉强度为210.2MPa,比铸挤态合金提高58.2MPa;延伸率为9.4%,比铸挤态合金提高5.6%。  (4)440℃固溶8h后,经200℃时效20h时达到峰值,此时硬度是HV62.809,跟铸挤态合金硬度相差不大,组织扫描图显示此时的析出物分布最均匀弥散;拉伸实验测得其抗拉强度为210MPa,延伸率为7.8%,力学性能得到明显提高。
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