鎂、銅對(duì)擠壓高鋁鋅合金組織與性能的影響.pdf

1、高鋁鋅合金（25～50％ Al）具有強(qiáng)度高、耐磨性好、密度小，以及原材料成本低、資源豐富，熔化能耗少等優(yōu)點(diǎn)，其研究和應(yīng)用備受關(guān)注。但是，由于目前主要采用鑄造方法生產(chǎn)，合金的塑韌性較差（伸長(zhǎng)率1～3％），應(yīng)用范圍受到限制。在高鋁鋅合金研究和應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外一直著重于鑄造領(lǐng)域，對(duì)變形高鋁鋅合金的研究和應(yīng)用還很少，缺乏成分優(yōu)化、組織與性能表征等相關(guān)基礎(chǔ)研究工作。本文以Zn-26.7％Al-2.5～4.5％Cu-0～0.05％Mg高鋁鋅合金為研

2、究對(duì)象，研究了Mg、 Cu元素及含量在熱擠壓變形條件下對(duì)擠壓合金的組織和力學(xué)性能的影響，揭示了Mg、Cu元素及含量的影響規(guī)律，為開(kāi)發(fā)變形高鋁鋅合金材料，促進(jìn)深加工技術(shù)進(jìn)步，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，提供了理論和技術(shù)依據(jù)。
　　利用臥式金屬擠壓機(jī)，擠壓出表面和內(nèi)部質(zhì)量良好的直徑Φ16的擠壓棒材，用于制備力學(xué)性能測(cè)試和金相分析試樣。棒材主要擠壓工藝參數(shù)為:擠壓溫度300℃，擠壓速度1.2～1.5m/min，擠壓比61，擠壓筒和模具預(yù)熱溫度280～

3、290℃，擠壓時(shí)采用為風(fēng)冷。試驗(yàn)結(jié)果表明，在所研究的Mg、 Cu含量范圍內(nèi)，錠坯均勻化工藝(360℃×12h+300℃×3h和300℃×3h)對(duì)擠壓合金的力學(xué)性能影響較小;與鑄造合金相比，熱擠壓變形使合金的組織顯著細(xì)化和致密度提高，合金的抗拉強(qiáng)度，特別是塑性顯著提高。
　　在上述兩種錠坯均勻化工藝條件下，通過(guò)對(duì)Zn-26.7％Al-2.5％Cu-0～0.05％Mg擠壓合金的擠壓態(tài)、95℃×2h人工時(shí)效狀態(tài)、固溶處理空冷和水淬狀態(tài)的

4、力學(xué)性能和組織研究表明，鎂元素及含量對(duì)擠壓合金力學(xué)性能具有顯著影響，加入微量的鎂提高合金的強(qiáng)度、硬度，但降低合金的塑性，特別是固溶水淬狀態(tài)下，鎂元素及含量的影響最為顯著，未加鎂的合金性能變化不大。對(duì)于含鎂的合金，經(jīng)95℃×2h人工時(shí)效，合金的強(qiáng)度、硬度均高于擠壓態(tài)，但合金塑性降低;經(jīng)320℃×2h固溶空冷，合金的強(qiáng)度、硬度和塑性均低于擠壓態(tài);經(jīng)320℃×2h固溶水淬，隨鎂含量增加，強(qiáng)度、硬度顯著提高，伸長(zhǎng)率降低，與未加鎂合金相比，水淬后

5、自然時(shí)效15天，加入0.035％ Mg，抗拉強(qiáng)度從389MPa提高到557MPa，提高了43.2％，布氏硬度從HB107提高到HB157，提高了47.6％，伸長(zhǎng)率從41％降低到20.5％; Mg含量為0.05％時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到617MPa，伸長(zhǎng)率為0.5～1％，布氏硬度HB168，合金的塑性發(fā)生突變，呈脆性。
　　研究表明，鎂元素及含量影響過(guò)飽和β相的共析分解組織和室溫時(shí)效過(guò)程中過(guò)飽和β相脫溶析出以及分解產(chǎn)物的形態(tài)，從而影響合金的

6、力學(xué)性能。鎂是變形高鋁鋅合金一種重要的微合金化元素，通過(guò)加入鎂和熱處理，可調(diào)控合金的過(guò)飽和β相組織轉(zhuǎn)變過(guò)程和分解產(chǎn)物形態(tài)，以提高合金的性能。
　　研究了銅含量對(duì)Zn-26.7％Al-2.5～4.5％Cu-0.025％Mg合金擠壓態(tài)和固溶處理水淬狀態(tài)的力學(xué)性能和組織影響，隨銅含量增加，強(qiáng)度、硬度提高，伸長(zhǎng)率降低。銅含量增加，組織中ε相增多，有利于耐磨性能提高。
　　利用掃描電鏡分析了擠壓合金的斷口組織形貌，解釋了合金的斷裂機(jī)制