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《西安理工大学》 2007年
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往复挤压Mg-Al-Si合金的组织、性能及强化机制

宋佩维  
【摘要】: 本文采用普通凝固法制备了Mg-4Al-2Si(AS42)、Mg-4Al-4Si(AS44)和Mg-6Al-6Si(AS66)三种合金。深入研究了普通凝固、往复挤压(RE)、热处理及Sb微合金化对三种合金微观组织、力学性能的影响规律,讨论了基体组织和Mg_2Si相颗粒的细化、强化机制。研究结果表明: 通过在镁合金熔体中加入Al-Si中间合金制备的AS42、AS44和AS66合金,由α-Mg基体、汉字状及块状Mg_2Si相和β-Mg_(17)Al_(12)相组成。 往复挤压可显著细化AS42合金的组织。挤压过程中,AS42合金基体发生了动态再结晶。随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg_2Si相颗粒不断细化。往复挤压6道次时,通过再结晶,基体形成了尺寸约3μm的等轴晶,Mg_2Si相颗粒尺寸减小到约1.4μm;挤压8道次时,基体组织和Mg_2Si相颗粒尺寸进一步减小,此时合金的抗拉强度和屈服强度均达到最大值,分别为283.5MPa和269.1MPa;挤压道次介于6~8时,晶粒和强化相尺寸基本不再变化,即合金组织的细化趋于稳定,达到了细化极限。但是,如果继续增加往复挤压道次,晶粒和强化相则会出现长大。如,当挤压道次为11时,由于挤压温度过高,导致基体晶粒和Mg_2Si相颗粒均发生长大。 往复挤压也可细化AS44和AS66合金组织。挤压过程中基体发生了动态再结晶而得到细化;汉字状Mg_2Si相颗粒得到了显著细化,粗大的骨骼状Mg_2Si相在挤压破碎后呈较大的块状分布于基体中。 往复挤压可大幅提高铸态AS42合金的力学性能。 铸态和往复挤压态AS42合金中,Mg_2Si颗粒尺寸遵从Weibull分布;在挤压过程中,汉字状Mg_2Si颗粒依弯曲机制而破碎成块状或条状,随挤压道次的增加,条状颗粒依短纤维加载机制而破碎,块状颗粒依剪切机制而破碎;颗粒开裂的概率与颗粒相对密度成正比,与基体晶粒尺寸平方成正比,与外加真应力的5次方成正比。 对挤压态AS42合金进行T4与T6处理后,Mg_2Si颗粒的形貌与尺寸只发生微小变化,说明Mg_2Si相具有较高的热稳定性;而基体晶粒粗化,使合金的力学性能降低。 挤压态AS42合金在150℃高温下的短时拉伸试验表明,挤压道次小于8时,挤压道次对合金抗拉强度影响不大;当挤压道次为8时,合金的抗拉强度开始迅速增加;当挤压道次为11时,合金的抗拉强度最高,为256MPa,与铸态高温抗拉强度相比,增长163.9%;挤压态AS42合金的高温抗拉强度均高于相同道次挤压态AS44和AS66合金的。 微量Sb的加入使铸态AS44和AS66合金中的Mg_2Si相由粗大枝晶状转变为细小枝晶状,随着组织的改善,合金的抗拉强度和屈服强度均得到不同程度的提高。研究认为,合金中加入Sb后形成高熔点Mg_3Sb_2相,弥散分布的Mg_3Sb_2相与Mg_2Si相存在界面共格对应,成为Mg_2Si相非均质形核的核心,阻碍其进一步长大。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG376

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