【摘 要】
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Mg-Zn-Y系合金在高温和室温下都具有良好的机械性能,并且Ca合金化将进一步提高强度,使Mg-Zn-Y-Ca系合金在高温变形镁合金开发上极具潜力。本论文通过SEM-EDS、XRD、DSC等方法系统研究了不同Y/Zn原子比下铸态和450、500℃平衡态的显微组织、相组成和相转变,并在此研究基础上设计合理的热挤压合金成分,制备Mg-Zn-Y-Ca合金挤压棒材,研究挤压温度对挤压态镁合金组织、性能的影
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Mg-Zn-Y系合金在高温和室温下都具有良好的机械性能,并且Ca合金化将进一步提高强度,使Mg-Zn-Y-Ca系合金在高温变形镁合金开发上极具潜力。本论文通过SEM-EDS、XRD、DSC等方法系统研究了不同Y/Zn原子比下铸态和450、500℃平衡态的显微组织、相组成和相转变,并在此研究基础上设计合理的热挤压合金成分,制备Mg-Zn-Y-Ca合金挤压棒材,研究挤压温度对挤压态镁合金组织、性能的影响。主要结果如下。Mg-Zn-Y-Ca铸态合金中,析出相主要为Mg-Zn-Y三元金属间化合物W-Mg3Y2Zn3 相、X-Mg12ZnY 相、I-Mg3YZn6 相和 Mg-Zn-Ca 三元金属间化合物T1-Ca2Mg6Zn3相以及Mg2Ca相。随着Y/Zn原子比的减小,析出相的构成依次为X+T1+Mg2Ca、X+W+T1+Mg2Ca、W+T1+Mg2Ca 和 I+T1+Mg2Ca。研究发现,在上述五种强化相中,T1相稳定存在的温度不超过410℃,随着温度进一步升高,Mg2Ca相在465℃左右熔化消失。X相和W相在450和500℃下均为稳定相。Mg-Zn-Y-Ca系450℃富Mg区域相图中存在一个四相平衡,α-Mg+X+W+Mg2Ca;Mg-Zn-Y-Ca系495℃富Mg区域相图中存在一个四相包共晶反应:L+X→α-Mg+W。在以上研究的基础上,设计了 Mg97.5Zn1Y1Ca0.5与Mg98Zn1Y0.5Ca0.5合金,强化相分别为X+Mg2Ca和W+Mg2Ca。合金在300、330、360、390℃下进行热挤压。研究发现,随着挤压温度的升高,晶粒尺寸先减小后增大,在330℃时晶粒度最小。研究表明,合金在300℃下挤压均未发生完全动态再结晶,330℃下挤压时发生了完全动态再结晶过程,挤压态组织由大量的等轴晶组成,晶粒度分别达到4.55和5.88μm。挤压温度继续升高到360和390℃时,再结晶晶粒粗化。对挤压态合金进行力学性能测试,研究表明,挤压温度在330℃时制备的镁合金棒材均表现出良好的力学性能。其中,Mg97.5Zn1Y1Ca0.5合金屈服强度达到283MPa,抗拉强度达到316MPa;Mg98Zn1Y0.5Ca0.5合金屈服强度达到211MPa,抗拉强度达到260MPa。两种合金挤压态力学性能相差较大,Mg-Zn-Y-Ca合金系中X相比W相具有更好的强化效果。
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