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分享:锡对MgG5ZnG1Mn合金显微组织及拉伸性能的影响

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浏览:- 发布日期:2020-05-21 13:35:03【

佘庆(qing)元1,2,严红革1,2,陈吉华1,2,苏斌1,2,陈潮(chao)1,2,陆梅1,曹(cao)梦馨1,余浪1

(湖(hu)南大学(xue)(xue)1.材料科学(xue)(xue)与工程学(xue)(xue)院;2.喷射(she)沉积技(ji)术及应用湖(hu)南省重(zhong)点实验室,长(zhang)沙410082)

摘 要:对铸态MgG5ZnG1MnGxSn(x 分别为0,0.3,0.6,0.9,质量分数/%)合金进行了330℃×24h+400℃×2h的均(jun)匀(yun)化处理,然(ran)后在应变速(su)率为(wei)9.1s-1条件下轧制成厚度为(wei)2mm 的合金板,研究了锡添加量对铸态和轧制(zhi)态合金显微组(zu)织和拉伸性能的(de)影响(xiang).结(jie)果(guo)表明:锡的(de)添加可以细化试验合金的铸态及其均匀化处理后的显(xian)微组织,并形成高熔点Mg2Sn相,促进后续轧制过程中试验合金的(de)动态再结晶并细化晶粒;经轧制后(hou),试验合金的(de)拉伸性能(neng)优于(yu)其铸(zhu)态的(de),且随着锡含量(liang)的(de)增(zeng)加(jia),轧制(zhi)态合(he)金的(de)强度与塑性呈先上升(sheng)后下降的(de)变化趋势(shi),其断裂形(xing)式从准解理断裂逐(zhu)渐向延性断裂转变;MgG5ZnG1MnG0.6Sn合金的拉(la)伸(shen)性能最(zui)佳,其(qi)抗拉(la)强度和伸(shen)长(zhang)率分(fen)别(bie)为337MPa和21%。

关键词:MgGZnGMnGSn合金;动态再结晶;显微组织;拉伸性能

中图分(fen)类号:TG146.2   文献(xian)标志码:A   文章编号:1000G3738(2017)05G0001G06


0 引 言

镁合(he)金由于具有(you)比强度和比刚度高、减振性能(neng)(neng)好、电磁屏蔽(bi)能(neng)(neng)力强和机加工性能(neng)(neng)良好等优(you)点,广泛

应用于国防军工、汽(qi)车和(he)航空航天等领域[1G2].MgGZnGZr系(xi)(xi)合(he)(he)金(jin)具有(you)较高的(de)强(qiang)度、良好的(de)塑(su)性(xing)(xing)和(he)耐蚀性(xing)(xing)等特点,是目前(qian)性(xing)(xing)能(neng)最优越(yue)的(de)高强(qiang)变形(xing)(xing)镁(mei)合(he)(he)金(jin)之一[3].与(yu)该系(xi)(xi)合(he)(he)金(jin)相比(bi),MgGZnGMn系(xi)(xi)合(he)(he)金(jin)可以时效强(qiang)化(hua),生活工艺简单且(qie)价格低(di)廉,因此具有(you)更加广(guang)阔的(de)应用前(qian)景.张(zhang)丁(ding)非(fei)等在310℃对MgG6ZnG1Mn合(he)(he)金(jin)进行了(le)(le)挤(ji)压变形(xing)(xing)和(he)固溶+双(shuang)级时效处理,显著提高了(le)(le)其抗拉强(qiang)度和(he)屈服强(qiang)度,其强(qiang)度达到了(le)(le)高强(qiang)变形(xing)(xing)ZK60镁(mei)合(he)(he)金(jin)的(de)水平[4].然而,至今(jin)为止(zhi),尚未见(jian)有(you)关轧制态高锌含量MgGZnGMn系(xi)(xi)合(he)(he)金(jin)组织(zhi)与(yu)性(xing)(xing)能(neng)研究的(de)报道。

合(he)(he)金化(hua)是改善镁合(he)(he)金力(li)学性能(neng)的(de)(de)常用(yong)方法.根据MgGSn相图可知,高温下锡在(zai)镁中具有(you)较高的(de)(de)固溶度,加(jia)(jia)入锡能(neng)使镁合(he)(he)金产生明显的(de)(de)时(shi)效(xiao)(xiao)硬化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo),显著(zhu)提高其(qi)力(li)学性能(neng).CHEN 等(deng)研究了锡的(de)(de)添加(jia)(jia)对MgGZnGAl合(he)(he)金性能(neng)的(de)(de)影(ying)(ying)响(xiang),发现(xian)锡不仅可以细(xi)化(hua)其(qi)铸态组(zu)(zu)织,还可以抑制其(qi)共晶转变(bian),细(xi)化(hua)MgGZn离异共晶组(zu)(zu)织[5].HOU 等(deng)研究了挤(ji)压态及(ji)时(shi)效(xiao)(xiao)态MgG6ZnG1MnG4SnGxY(x 为质量分数/%,下同)合(he)(he)金的(de)(de)组(zu)(zu)及(ji)性能(neng),结果(guo)表明钇可以有(you)效(xiao)(xiao)细(xi)化(hua)该(gai)合(he)(he)金挤(ji)压态及(ji)时(shi)效(xiao)(xiao)态晶粒并提高其(qi)力(li)学性能(neng)[6].QI等(deng)研究了锡对压态MgGZnGMn合(he)(he)金性能(neng)的(de)(de)影(ying)(ying)响(xiang),发现(xian)随着锡含量的(de)(de)增加(jia)(jia),该(gai)合(he)(he)金的(de)(de)强度逐(zhu)(zhu)渐(jian)增大(da),而塑性则逐(zhu)(zhu)渐(jian)降[7]。

此外,通过(guo)挤压、轧制(zhi)(zhi)等塑性变形方法也可以有效地细化合金(jin)(jin)晶(jing)粒,提高(gao)合金(jin)(jin)性能(neng).高(gao)应变速率(lv)(lv)轧制(zhi)(zhi)是一种高(gao)效的镁(mei)合金(jin)(jin)轧制(zhi)(zhi)工艺,在高(gao)应变速率(lv)(lv)条件下,镁(mei)合金(jin)(jin)更易发生孪生及动态(tai)再结(jie)晶(jing),抑制(zhi)(zhi)裂纹的(de)(de)萌生(sheng),从(cong)而提高(gao)其轧制(zhi)过程中的(de)(de)成形(xing)性能(neng)[8].ZHU 等通过高(gao)应变速率轧制(zhi)工(gong)艺成功制(zhi)备出了(le)性能(neng)优异的(de)(de)超细晶(jing)ZK60合金[9].为了(le)获得高(gao)性能(neng)的(de)(de)MgGZnGMn系合金板,作者以MgG5ZnG1Mn合金为研(yan)对象(xiang),研(yan)究了(le)锡加入(ru)量对均(jun)匀化处理前(qian)后(hou)该铸态合金的(de)(de)显(xian)微组织(zhi),以及高(gao)应变速率轧制(zhi)后(hou)合金显(xian)微组织和拉伸性能的影响。

1 试样制备与试验(yan)方法

试(shi)(shi)(shi)验原料(liao)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)工业纯镁锭(ding)、锌锭(ding)、电(dian)解(jie)锰和锡(xi)粒,纯度(du)均在(zai)(zai)99.9% 以上(shang)(shang)(shang). 按照(zhao)名义成分(fen)(fen)MgG5ZnG1MnGxSn(x 分(fen)(fen)别为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0,0.3,0.6,0.9)称取(qu)原料(liao),在(zai)(zai)45钢坩埚电(dian)阻(zu)炉中进(jin)(jin)行(xing)(xing)熔(rong)(rong)炼,熔(rong)(rong)炼温度(du)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)760℃,采(cai)用(yong)(yong)(yong)RJG2熔(rong)(rong)剂(ji)进(jin)(jin)行(xing)(xing)熔(rong)(rong)体(ti)覆盖保护(hu)和精炼,并使用(yong)(yong)(yong)氩气作(zuo)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)保护(hu)气体(ti)以排除(chu)氧(yang)气的影响,铸(zhu)锭(ding)的尺寸(cun)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)120mm×120mm×300mm.用(yong)(yong)(yong)带石墨的沙子(zi)覆盖铸(zhu)锭(ding)防(fang)止氧(yang)化(hua),在(zai)(zai)箱式(shi)电(dian)阻(zu)炉中进(jin)(jin)行(xing)(xing)均匀(yun)(yun)化(hua)处(chu)理.基于(yu)前期工作(zuo),将均匀(yun)(yun)化(hua)处(chu)理工艺(yi)定为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)330 ℃ ×24h+400℃×2h.将均匀(yun)(yun)化(hua)后(hou)的铸(zhu)锭(ding)分(fen)(fen)割(ge)成厚(hou)度(du)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10mm 的板坯,预热至350 ℃保温8min后(hou),进(jin)(jin)行(xing)(xing)高应变速率(lv)轧(ya)制(zhi),一道次将板坯从10mm轧(ya)制(zhi)至2mm,变形量为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)80%,轧(ya)制(zhi)过程的平均应变速率(lv)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)9.1s-1.在(zai)(zai)均匀(yun)(yun)化(hua)处(chu)理前后(hou)的铸(zhu)态(tai)(tai)(tai)合金(jin)和轧(ya)制(zhi)态(tai)(tai)(tai)合金(jin)上(shang)(shang)(shang)分(fen)(fen)别截取(qu)金(jin)相试(shi)(shi)(shi)样(yang)(yang),用(yong)(yong)(yong)过饱和苦味酸溶(rong)液(0.3g苦味酸+1mL冰醋酸+1.5mL水(shui)+10mL酒精)腐(fu)蚀后(hou),使用(yong)(yong)(yong)LeitzMMG光学显(xian)微镜观察(cha)其(qi)显(xian)微组(zu)织(zhi);采(cai)用(yong)(yong)(yong)FEIQuanta200型(xing)环境扫描电(dian)镜(SEM)观察(cha)铸(zhu)态(tai)(tai)(tai)及轧(ya)制(zhi)态(tai)(tai)(tai)显(xian)微组(zu)织(zhi),用(yong)(yong)(yong)附(fu)带的能谱仪(EDS)分(fen)(fen)析微区化(hua)学成分(fen)(fen).使用(yong)(yong)(yong)D5000型(xing)X 射(she)线衍射(she)仪(XRD)进(jin)(jin)行(xing)(xing)物相分(fen)(fen)析,采(cai)用(yong)(yong)(yong)铜靶,加速电(dian)压为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)3kV,电(dian)流为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)20mA,扫描速率(lv)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)8(°)??min-1,扫描范围为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)20°至80°.采(cai)用(yong)(yong)(yong)线切(qie)割(ge)法沿轧(ya)制(zhi)方向在(zai)(zai)轧(ya)制(zhi)态(tai)(tai)(tai)合金(jin)上(shang)(shang)(shang)切(qie)取(qu)尺寸(cun)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)55 mm×10 mm 的拉伸试(shi)(shi)(shi)样(yang)(yang),标(biao)距为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)15mm,根据(ju)GB/T228-2002,在(zai)(zai)Instron3369型(xing)力(li)学试(shi)(shi)(shi)验机上(shang)(shang)(shang)进(jin)(jin)行(xing)(xing)室温拉伸性能试(shi)(shi)(shi)验,拉伸速度(du)为(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.5mm??min-1,利用(yong)(yong)(yong)FEIQuanta200型(xing)环境扫描电(dian)镜观察(cha)拉伸断(duan)口形貌(mao)。

2 试验(yan)结果(guo)与讨论

2.1 铸态(tai)及(ji)均(jun)匀化处理态(tai)的显微组织

由(you)(you)图1可(ke)(ke)知:试验合(he)(he)(he)金的(de)(de)铸态显微组(zu)(zu)织(zhi)主(zhu)要(yao)由(you)(you)αGMg基(ji)体(ti)和(he)(he)(he)(he)偏聚在(zai)晶(jing)界(jie)及(ji)枝晶(jing)间的(de)(de)Mg7Zn3 相(xiang)组(zu)(zu)成(cheng);随(sui)着锡(xi)的(de)(de)加(jia)入,显微组(zu)(zu)织(zhi)中(zhong)出(chu)现(xian)(xian)了一(yi)些(xie)(xie)弥散分布的(de)(de)第(di)二相(xiang)质点,且第(di)二相(xiang)质点数(shu)量(liang)(liang)随(sui)着锡(xi)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)多.由(you)(you)图2 可(ke)(ke)见:铸态MgG5ZnG1Mn 合(he)(he)(he)金和(he)(he)(he)(he)MgG5ZnG1MnG0.3Sn 合(he)(he)(he)金均(jun)主(zhu)要(yao)由(you)(you)αGMg,Mg7Zn3 和(he)(he)(he)(he)MgZn2 组(zu)(zu)成(cheng);随(sui)着锡(xi)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)进(jin)一(yi)步增(zeng)加(jia),试验合(he)(he)(he)金中(zhong)出(chu)现(xian)(xian)了Mg2Sn相(xiang).由(you)(you)图3和(he)(he)(he)(he)表1可(ke)(ke)以看出(chu):MgG5ZnG1Mn合(he)(he)(he)金中(zhong)晶(jing)界(jie)处块(kuai)状第(di)二相(xiang)(如A 和(he)(he)(he)(he)B所示)主(zhu)要(yao)由(you)(you)镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锌(xin)元素组(zu)(zu)成(cheng),镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锌(xin)的(de)(de)原(yuan)子比接(jie)近7∶3,推测(ce)可(ke)(ke)知这些(xie)(xie)块(kuai)状第(di)二相(xiang)为(wei)Mg7Zn3 相(xiang).MgG5ZnG1MnG0.9Sn合(he)(he)(he)金中(zhong)除了在(zai)晶(jing)界(jie)处存在(zai)大(da)(da)块(kuai)状第(di)二相(xiang)(如C 所示)以外,在(zai)晶(jing)界(jie)处和(he)(he)(he)(he)晶(jing)粒(li)(li)内部还出(chu)现(xian)(xian)了许多颗粒(li)(li)状第(di)二相(xiang)(如D,E所示);晶(jing)界(jie)处大(da)(da)块(kuai)状第(di)二相(xiang)由(you)(you)镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锌(xin)组(zu)(zu)成(cheng),且镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锌(xin)的(de)(de)原(yuan)子比接(jie)近7∶3,为(wei)Mg7Zn3 相(xiang);颗粒(li)(li)状第(di)二相(xiang)主(zhu)要(yao)由(you)(you)镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锡(xi)元素组(zu)(zu)成(cheng),镁(mei)和(he)(he)(he)(he)锡(xi)的(de)(de)原(yuan)子比分别为(wei)16∶3和(he)(he)(he)(he)72∶25,该第(di)二相(xiang)中(zhong)的(de)(de)锡(xi)含(han)量(liang)(liang)远(yuan)比合(he)(he)(he)金中(zhong)的(de)(de)高(gao).在(zai)进(jin)行EDS测(ce)试时,由(you)(you)于颗粒(li)(li)状第(di)二相(xiang)比较细小,电子束可(ke)(ke)能(neng)作(zuo)用到(dao)镁(mei)基(ji)体(ti)上,导致镁(mei)含(han)量(liang)(liang)偏高(gao).结合(he)(he)(he)图2分析,可(ke)(ke)以推测(ce)颗粒(li)(li)状第(di)二相(xiang)为Mg2Sn相(xiang).由图4可见,均(jun)匀化处(chu)理态MgG5ZnG1MnGxSn合金中的枝晶偏析(xi)绝(jue)大(da)部分(fen)已(yi)消除,晶界处(chu)非平衡(heng)第二(er)相(xiang)基本(ben)溶入镁基体中,晶界清晰,均(jun)匀化效果很好.然而,晶界处(chu)和晶粒(li)内部仍(reng)然存在少许未溶的第二(er)相(xiang),其(qi)数量(liang)随着锡含(han)量(liang)的增加而增多(duo).Mg2Sn相(xiang)一种高温相(xiang),当MgGZn相(xiang)已(yi)基本(ben)固溶进(jin)基体时,仍(reng)然有(you)许多(duo)Mg2Sn相(xiang)残留。

图1铸态MgG5ZnG1MnGxSn合金的显微组织


图1 铸(zhu)态MgG5ZnG1MnGxSn合金(jin)的显(xian)微(wei)组织

Fig.1 MicrostructuresofasGcastMgG5ZnG1MnGxSnalloys



图2 铸态MgG5ZnG1MnGxSn合金的XRD 谱

图2 铸态MgG5ZnG1MnGxSn合金的XRD 谱

Fig.2 XRDpatternsofasGcastMgG5ZnG1MnGxSnalloys

图3 铸态MgG5ZnG1MnGxSn合金的背散射电子像

图3 铸(zhu)态MgG5ZnG1MnGxSn合(he)金的(de)背(bei)散射(she)电子(zi)像

Fig.3 BackscatteredelectronimagesofasGcastMgG5ZnG1MnxSnalloys

图4 均匀化处理态MgG5ZnG1MnGxSn合金的显微组织

图4 均匀化(hua)处理态MgG5ZnG1MnGxSn合金的显(xian)微组织

Fig.4 MicrostructuresofhomogenizedMgG5ZnG1MnGxSnalloys



由图(tu)5可见,随着(zhe)锡含量的(de)增加,均匀(yun)化(hua)处理态和(he)铸态合(he)金的(de)晶粒(li)均逐渐细化(hua)。

图5 铸态及均匀化处理态MgG5ZnG1MnGxSn合金的平均粒径

图5 铸态及均(jun)(jun)匀化处(chu)理态MgG5ZnG1MnGxSn合(he)金的平均(jun)(jun)粒径

Fig.5 AveragegrainsizeofasGcastandhomogenizedMgG5ZnG1MnGxSnalloys


2.2 轧(ya)制态显微组织

      由图(tu)6可见,轧制后试验(yan)合金均发生了比较完(wan)全的(de)动态(tai)再结晶(jing),获得(de)了细小的(de)再结晶(jing)晶(jing)粒,且再结晶(jing)晶(jing)粒尺寸随着锡含量的(de)增加而减小.当x分别为0,0.3时,合金组织均主要由均匀细小的再结晶(jing)晶(jing)粒组成(cheng),平(ping)均晶粒尺(chi)寸分(fen)(fen)别为6.3,5.5μm;当x 分(fen)(fen)别为0.6,0.9时,再(zai)结晶组织不均匀,某些区域的晶粒极为(wei)

细小,平均晶粒(li)尺寸(cun)分(fen)(fen)别4.2,3.3μm.锡的(de)加入对(dui)MgGZnGMn合(he)金再(zai)(zai)结(jie)晶过程和再(zai)(zai)结(jie)晶晶粒(li)尺寸(cun)存在显(xian)著影(ying)响(xiang),其影(ying)响(xiang)机制(zhi)如下:第一,锡可细化合(he)金的(de)初始晶粒(li),进而影(ying)响(xiang)合(he)金在轧制(zhi)过程中的(de)动态再(zai)(zai)结(jie)晶.合(he)金的(de)再(zai)(zai)结(jie)晶晶粒(li)尺寸(cun)很大程度上取(qu)决于其初始晶粒(li)尺寸(cun)[10].结(jie)合(he)图(tu)5分(fen)(fen)析可见,锡含量(liang)越高,合(he)金的初(chu)始晶粒尺寸越小,轧制态(tai)合(he)金的晶粒也越小.第二,锡在(zai)镁合(he)金中以两种(zhong)形式存在(zai),一种固(gu)溶于镁基体中(zhong),另一种以Mg2Sn金属间化合物的形式存在(zai).固(gu)溶入(ru)镁基体中(zhong)的锡(xi)具(ju)有(you)(you)降低(di)镁合金层错(cuo)(cuo)(cuo)能的(de)(de)(de)作(zuo)用[11G12],而层错(cuo)(cuo)(cuo)能对合金的(de)(de)(de)动(dong)态再(zai)结晶(jing)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)有(you)(you)很(hen)大的(de)(de)(de)影响.层错(cuo)(cuo)(cuo)能越低(di),扩(kuo)展位错(cuo)(cuo)(cuo)越宽,从而导(dao)致(zhi)扩(kuo)展位错(cuo)(cuo)(cuo)难以(yi)束集,无法通过(guo)(guo)交滑移(yi)和攀(pan)移(yi)与(yu)异号位错(cuo)(cuo)(cuo)相(xiang)(xiang)互抵(di)消,导(dao)致(zhi)合金中形(xing)(xing)成比较高(gao)的(de)(de)(de)位错(cuo)(cuo)(cuo)密度,产(chan)生充足的(de)(de)(de)变形(xing)(xing)贮能,进(jin)(jin)而促进(jin)(jin)再(zai)结晶(jing)的(de)(de)(de)发生[13].因此,加(jia)入锡后合金的(de)(de)(de)再(zai)结晶(jing)晶(jing)粒较为(wei)(wei)细(xi)小.同时,均匀化过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中未溶入基体的(de)(de)(de)Mg2Sn相(xiang)(xiang)也会对再(zai)结晶(jing)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)产(chan)生重要的(de)(de)(de)影响. 在轧制和挤压等热加(jia)工过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中,第二相(xiang)(xiang)颗粒可以(yi)作(zuo)为(wei)(wei)形(xing)(xing)核(he)质点诱导(dao)粒子形(xing)(xing)核(he)[14G15].Mg2Sn相(xiang)(xiang)颗粒一方面会在变形(xing)(xing)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中导(dao)致(zhi)位错(cuo)(cuo)(cuo)塞积(ji),进(jin)(jin)而提高(gao)变形(xing)(xing)能和再(zai)结晶(jing)驱动(dong)力,另一方面它能作(zuo)为(wei)(wei)再(zai)结晶(jing)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)核(he)质点,促进(jin)(jin)再(zai)结晶(jing)过(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)进(jin)(jin)行(xing)。

图6 轧制态MgG5ZnG1MnGxSn合金的显微组织


图6 轧(ya)制态MgG5ZnG1MnGxSn合金的(de)显(xian)微(wei)组织

Fig.6 MicrostructuresofasGrolledMgG5ZnG1MnGxSnalloys


      由表2可见:轧制(zhi)态(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)拉(la)伸性能优于铸态(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de),轧制(zhi)态(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)抗拉(la)强度随着锡(xi)含量的(de)增加(jia)而增大;当x=0.6时,轧制(zhi)态(tai)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)抗拉(la)强度达到最(zui)大,为337MPa,比未添加(jia)锡(xi)(x=0)的(de)提高(gao)了17.4%,且伸长(zhang)率(lv)也有(you)所增大;当x=0.9时,合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)抗拉(la)强度又有(you)所下(xia)降,相对x=0.6的(de)下(xia)降了7.1%,同时伸长(zhang)率(lv)显著下(xia)降。


Tab.2 TensilepropertiesofasGrolledandasGcast


      由(you)此可见(jian),锡(xi)(xi)的(de)(de)(de)添(tian)加可以(yi)有效提高轧制(zhi)态MgGZnGMn合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)拉伸性(xing)能(neng),但(dan)锡(xi)(xi)过(guo)量时又会降(jiang)低其(qi)(qi)性(xing)能(neng). 镁合(he)(he)金(jin)是密排(pai)六方结(jie)构(gou),由(you)于其(qi)(qi)HallGPetch关系因子较大,与面(mian)心立(li)方及体心立(li)方金(jin)属相(xiang)(xiang)比,由(you)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)细化(hua)而(er)导致的(de)(de)(de)强(qiang)化(hua)效果更加显(xian)(xian)著[16].晶(jing)(jing)(jing)粒(li)细化(hua)意味着(zhe)晶(jing)(jing)(jing)界的(de)(de)(de)增多,而(er)晶(jing)(jing)(jing)界的(de)(de)(de)存在(zai)可以(yi)有效地阻碍位错运动(dong),因此试验合(he)(he)金(jin)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)细小(xiao)动(dong)态再结(jie)晶(jing)(jing)(jing)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)显(xian)(xian)著地提高了(le)(le)其(qi)(qi)强(qiang)度.同时,细小(xiao)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)也(ye)能(neng)起到钉扎位错及晶(jing)(jing)(jing)界的(de)(de)(de)作用,也(ye)在(zai)一定程度上提高了(le)(le)合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)强(qiang)度.然而(er)当(dang)锡(xi)(xi)加入量过(guo)多时,合(he)(he)金(jin)中(zhong)(zhong)残留的(de)(de)(de)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)明显(xian)(xian)粗(cu)化(hua).粗(cu)化(hua)的(de)(de)(de)第(di)二(er)相(xiang)(xiang)降(jiang)低了(le)(le)其(qi)(qi)与基体间的(de)(de)(de)结(jie)合(he)(he)性(xing)能(neng),并(bing)在(zai)热变(bian)形过(guo)程中(zhong)(zhong)成为裂纹源,进而(er)影(ying)响合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)力学性(xing)能(neng)。

2.4 断口形貌

      由(you)(you)图(tu)7可见(jian):未(wei)添(tian)加(jia)(jia)锡的(de)轧制态合(he)金(jin)拉伸断(duan)(duan)口(kou)存在一定数量的(de)韧窝(wo)和部分解(jie)理(li)面,具(ju)有(you)准(zhun)(zhun)解(jie)理(li)断(duan)(duan)裂(lie)特征;随着锡含量的(de)增加(jia)(jia),韧窝(wo)数量不断(duan)(duan)增多且韧窝(wo)变深,断(duan)(duan)裂(lie)形式从准(zhun)(zhun)解(jie)理(li)断(duan)(duan)裂(lie)向(xiang)延性断(duan)(duan)裂(lie)发(fa)展,合(he)金(jin)的(de)塑性提高(gao).此外,在韧窝(wo)底部存在一些(xie)第二相(xiang)颗粒,主要是(shi)由(you)(you)合(he)金(jin)中的(de)第二相(xiang)在拉伸变形过程中与基(ji)体(ti)发(fa)生(sheng)分离形成的(de)。

图7 轧制态MgG5ZnG1MnGxSn合金的拉伸断口形貌


图(tu)7 轧制态(tai)MgG5ZnG1MnGxSn合金的(de)拉伸断口(kou)形(xing)貌(mao)

Fig.7 TensilefracturemorphologyofasGrolledMgG5ZnG1MnxSnalloys5


3 结 论

     (1)锡(xi)的(de)添加(jia)可以细化铸态MgGZnGMn合(he)金及(ji)其(qi)均匀(yun)化处理后(hou)的(de)组织,随着锡(xi)含量的(de)增加(jia),晶粒(li)尺(chi)寸渐减(jian)小;添加(jia)锡(xi)后(hou)试(shi)验合(he)金中均形成了高熔点的(de)Mg2Sn第(di)二相(xiang),Mg2Sn相(xiang)在均匀(yun)化过(guo)程中无法(fa)完全固溶入(ru)镁基体(ti)中,进而影响后(hou)续(xu)的(de)轧制变形。

      (2)锡的(de)(de)添加可以促进试验(yan)合金(jin)在轧制(zhi)过(guo)程中动态再结晶过(guo)程的(de)(de)进行,随着锡含量的(de)(de)增加,动态再结晶越来越充分,所形成的(de)(de)动态再结晶晶粒也越发细小均匀。

      (3)MgG5ZnG1MnGxSn合金经(jing)过350℃高应变(bian)速率轧(ya)制(zhi)后的(de)拉伸性能优于其(qi)铸态的(de);随着锡含量的(de)增(zeng)加,轧(ya)制(zhi)态合金的(de)强度(du)与塑性呈先上升后下降的(de)趋势,其(qi)断裂形式(shi)从准解理断裂逐渐(jian)向延性断裂转(zhuan)变(bian);MgG5ZnG1MnG0.6Sn合金的(de)拉伸性能最佳,其(qi)抗拉强度(du)和伸长率分(fen)别为(wei)337MPa和21%。

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