Y元素对ZK20镁合金组织和性能的影响

摘要

镁合金作为轻质结构材料具有广阔的应用前景。但因其属密排六方晶格结构而塑性变形能力不及铝和钢，增加了镁合金塑性加工的难度和生产制备成本，为此近年的新型镁合金开发研究中，已经开始重视通过变形镁合金中合金相设计和采用新变形工艺等方式，在保证强度的同时提高变形镁合金的加工塑性。Mg-Zn系镁合金由于其具有较高的强度、良好的塑性成为研究热点之一。但目前应用较为广泛的Mg-Zn系合金为锌含量较高的高强度镁合金，塑性变形能力差。
　　 为开发高塑性的变形镁合金，本文对低锌含量镁锌锆系合金中添加Y后的若干特性和优势展开了研究。通过在ZK20合金中加入MgY中间合金，得到含不同Y质量百分比的半连续铸坯，研究Y对低锌镁锌锆系合金的铸态组织结构和力学性能的影响规律及机理，获取低Zn条件下镁锌锆系合金中含Y相的类型随Y含量的变化规律，得到综合性能优化的合金成分；优化了挤压前的均匀化退火工艺，并对经过均匀化退火后含不同Y质量百分比的合金铸坯进行挤压变形，研究不同Y质量百分比对挤压制品组织和力学性能的影响规律及机理，并结合综合力学性能和添加合金元素的成本，选出了最佳合金成分。选用ZK20+0.9％Y合金进行了挤压工艺的优化试验。
　　 研究结果表明：当钇含量从0.9％-1.9％变化时，合金铸态组织明显细化，晶间化合物呈连续细网状；当钇含量达到3.7％时，晶间化合物呈不连续的粗网状。当Y从1.9％增加到5.8％时，铸态合金强度逐步提高。Y含量为0.9％时，Y对组织的细化作用及适当的W-相含量对塑性有利，延伸率达到最大值24.8％；Y含量为3.7％时，W-相的数量因X-相的出现而减少，晶间化合物变为不连续网状分布，对塑性有利，合金综合力学性能最佳，抗拉强度为232MPa，屈服强度124 Mpa，延伸率为23.5％。添加Y元素会提高合金的流变应力，当Y含量为3.7％时，流变应力达到最大值85.7MPa。经过420℃×12h均匀化退火，ZK20+3.7％Y合金中W-相得以消除。经过480℃热挤压变形后，添加Y元素的合金较ZK20合金晶粒显著细化,由于均匀化退火可消除部分组织偏析和成分偏析，加之热挤压变形产生的再结晶细化效果，变形合金的强度较铸态合金有很大提高。随着Y含量的增加，变形合金强度和塑性都逐渐提高，Y含量为5.8％时，达到最大抗拉强度为279MPa，当Y含量为5.8％时，延伸率达到28.1％。研究发现，X-相的存在对合金的塑性有利，当Y含量超过3.7％后，合金延伸率随着X-相含量的增加而增大。优化出的ZK20+0.9％Y合金经过330℃热挤压变形后，合金强度达到322MPa，延伸率达到21.9％。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 合金元素Y对ZK20合金铸态组织和性能的影响

3 ZK20+ x%Y合金均匀化热处理研究

4 ZK20+ x%Y合金铸态组织热模拟实验

5 Y元素对ZK20合金挤压态合金组织和性能的影响

6 ZK20+0.9%Y合金挤压工艺研究

7 结论

致 谢

参考文献

附 录