Sn、Sr對Mg-5Zn-2Al鎂合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂合金以其密度小、比強(qiáng)度比剛度高、減震電磁屏蔽性能好、易于回收等特點(diǎn)，受得到了廣泛的關(guān)注，并已應(yīng)用于汽車、航天、3C等領(lǐng)域。但由于鎂合金的高溫性能較差，限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，因此研究開發(fā)具有良好高溫強(qiáng)度的鎂合金具有重要的意義。
　　本文以ZA52合金為基礎(chǔ)合金，以Sn、Sr為合金元素，采用真空電阻熔煉爐制備了ZA52-xSn(x=0,0.5,1.0,2.0,3.0)合金、ZA52-xSr(x=0.2,0.5,1.0)合金

2、及ZA52-1.0Sn-xSr(x=0.2,0.5)共10種不同成分的合金，通過XRF成分分析，XRD物相分析，金相顯微鏡、SEM和EDS能譜分析、TEM等一系列方法對上述10種不同的合金進(jìn)行了研究，探索了Sn、Sr添加對鑄態(tài)、熱擠壓態(tài)、擠壓后熱處理態(tài)合金的顯微組織和第二相的影響及變化規(guī)律，并使用力學(xué)性能測試儀器對不同合金在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能進(jìn)行了測試。
　　在ZA52合金中添加Sn元素制備了ZA52-xSn（x=0,0.5,1

3、.0,2.0,3.0）合金，其中ZA52合金由α-Mg，Mg32(Al,Zn)49和少量MgZn相組成，添加Sn后形成了Mg2Sn相，合金的鑄態(tài)枝晶隨Sn含量的增加而減小并逐漸轉(zhuǎn)變成較為圓整的薔薇狀，鑄態(tài)力學(xué)性能也得到改善。經(jīng)過均勻化處理后合金中的Mg32(Al,Zn)49和MgZn相大部分固溶于基體，鑄態(tài)枝晶轉(zhuǎn)變成粗大等軸晶，經(jīng)過擠壓后均變成了細(xì)小的等軸晶，隨Sn含量的增加，晶粒尺寸逐漸減小，合金的室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能依次提高，

4、在添加量為3％時(shí)達(dá)到最高。通過對比T5和T6態(tài)熱處理后合金的室溫力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，合金性能均在3%Sn時(shí)達(dá)到最大，且T6態(tài)合金室溫力學(xué)性能高于T5態(tài)，其中YS=280MPa，UTS=371MPa，EL=9.3%?？梢奡n含量為3%時(shí)合金綜合力學(xué)性能最佳。
　　在ZA52合金中添加Sr元素制備了ZA52-xSr（x=0.2,0.5,1.0）合金，通過XRD物相分析發(fā)現(xiàn)合金中形成了少量Al4Sr相，合金的鑄態(tài)枝晶得到細(xì)化并隨Sr含量增加逐

5、漸轉(zhuǎn)變成薔薇狀，鑄態(tài)合金的力學(xué)性能在0.5%添加量時(shí)改善最為顯著。合金的均勻化效果隨Sr含量的增加而減弱，經(jīng)過擠壓后合金的晶粒得到細(xì)化，第二相沿?cái)D壓方向被擠碎，合金力學(xué)性能相比鑄態(tài)得到大幅提高，其中室溫屈服強(qiáng)度隨Sr的增加而提高，高溫強(qiáng)度卻隨Sr的增加而降低。對ZA52-xSr合金進(jìn)行了T5和T6熱處理后發(fā)現(xiàn)，Mg32(Al,Zn)49的析出隨Sr的增加而減少，且T6態(tài)合金力學(xué)性能低于T5態(tài)合金的力學(xué)性能。綜合對比發(fā)現(xiàn)ZA52-0.5S

6、r合金綜合力學(xué)性能最佳。
　　在ZA52合金中復(fù)合添加Sn、Sr制備了ZA52-1.0Sn-xSr（x=0.2,0.5）合金，除了以上所述的第二相外，合金中還出現(xiàn)了MgSnSr相，并分布于晶內(nèi)。Sn、Sr復(fù)合添加能夠進(jìn)一步細(xì)化鑄態(tài)枝晶，改善鑄態(tài)力學(xué)性能。對比 ZA52-xSn和ZA52-xSr合金，發(fā)現(xiàn)Sn、Sr復(fù)合添加后合金擠壓態(tài)的室溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均得到進(jìn)一步提高，高溫力學(xué)性能則高于 ZA52-xSr合金。經(jīng)過 T5熱處理