挤压温度对Mg-0.4Zn-0.6Zr(ZK01)合金力学性能和阻尼性能的影响
zn含量对Mg一0.6Zr合金力学性能及阻尼性能的影响
Ｅｆｅ ｔ ｆ Ｚｎ ｏ Ｍ ｅ ｈａ ｉ ａ ｏ ｒ ｉ ｓ ａ ｄ ｍ ｐ ｎｇ Ｃａ ａ ｉｉ ｓ ｆ ｃ ｓ ｏ ｎ ｃ ｎ ｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｎ Ｄａ ｉ ｐ ｃ ｔｅ ｏ ｇ 一０． ｆＭ ６Ｚｒ Ａｌ ｙ ｌ ｓ ｏ
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Ｊｎ２ １ ｕ ． ０１
文 章 编 号 ：６ ３— ０２ ２ １ ） ２— ０ ０—０ １７ ０ ６ （ ０ １ ０ ０ ３ ４
ｚ 含 量 对 Ｍ 一 ． Ｚ 合 金 力 学 性 能 及 阻 尼 性 能 的 影 响 ｎ ｇ ０６ｒ
张 佳， 吴 炜 ， 国湘 林
（ 南华 大学 机械工程学 院 ， 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ １
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挤压温度对固相再生ZM6镁合金组织和性能的影响
温度 制备 Ｚ 镁合 金 ， 对所 获得 的试样 进行微 观 Ｍ６ 并
组织 观察和 力学性 能测试 。
第 １ 期
文丽华ห้องสมุดไป่ตู้， ： 等 挤压温度对 固相再生 Ｚ 镁合金组织 和性能 的影 响 Ｍ６
１ 试 验 方 法
日益增 多 ， 其生 产过程 中造成 的浪 费也大 量增 多 ， 在
收 稿 日期 ：０ １１－６ ２ １ －２２ 基 金 项 目 ： 龙 江 省 教 育厅 科 学 技 术 研 究 面上 项 目（１ ５ ３ ７ 黑 １５ １ ８ ） 作 者 简 介 ： 丽 华 （９ ０ ） 女 ， 师 ， 士 ， 究 方 向 ： 料 成 型 加 文 １７ 一 ， 讲 博 研 材
收技术 。 目前 基本 都 采用 液 态 回收技 术 ， 由于镁 但
制备、 加工技术 、 抗腐蚀性能 以及价格等 因素 的制 约， 镁合 金 的应用 远远落 后 于钢 铁和 铝 合金 。２ 世 １
纪能源 和环保 问题 日益 突 出 ， 合 金 作 为轻 质 和 可 镁 回收 的材料备 受 重 视 。近年 来 ， 随着镁 合 金 制 品 的
挤 压 温 度对 固相 再 生 Ｚ Ｍ６镁 合金 组 织 和 性 能 的影 响
文 丽 华 ， 忠 先 ， 宝 芹 ， 玉玲 ， 任 王 唐 刘 颖 ， 王金 玲
（ 龙 江 工 程 学 院 机 电工 程 学 院 ， 龙 江 哈 尔 滨 １０ ５ ） 黑 黑 ５ ００
摘
要： 利用 固相再生方法在挤压 比为 ２ １的条件下 ， Ｚ 镁 合金 屑分别在 ３０℃ 、０ ５： 将 Ｍ６ ５ ４ ０℃ 、５ ４ ０℃和 ５０℃温 ０
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，轻质合金材料因其轻量化和高强度的特点在众多领域中得到了广泛的应用。
镁（Mg）合金作为轻质金属材料的重要代表，具有优良的机械性能和良好的可加工性。
本文着重研究了热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料的显微组织和力学性能，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据。
二、材料制备与实验方法本研究选用Mg-Zn-Y合金为基础材料，通过微合金化处理和热挤压工艺制备了试验样品。
首先，采用真空熔炼法将金属元素按一定比例混合，然后进行微合金化处理，接着通过热挤压工艺进行成型。
此外，还制备了不同配比的复合材料以研究其对性能的影响。
三、显微组织分析（一）金相显微镜观察通过金相显微镜观察了热挤压后合金的显微组织。
结果表明，微合金化处理和热挤压工艺能有效改善合金的显微组织，使晶粒更加均匀、细小。
此外，复合材料的加入进一步优化了显微组织。
（二）扫描电子显微镜（SEM）观察利用扫描电子显微镜对合金及复合材料的微观结构进行了深入观察。
SEM结果表明，合金中各元素分布均匀，无明显的偏析现象。
复合材料的加入使得界面结合更加紧密，提高了材料的整体性能。
四、力学性能研究（一）硬度测试通过硬度测试发现，微合金化处理和热挤压工艺显著提高了Mg-Zn-Y合金的硬度。
与未处理的合金相比，处理后的合金硬度提高了约XX%。
复合材料的加入进一步提高了硬度，其中某一种配比的复合材料使硬度提高了约XX%。
（二）拉伸性能测试拉伸性能测试结果显示，经过微合金化处理和热挤压工艺的合金具有较高的抗拉强度和延伸率。
与未处理的合金相比，处理后的合金抗拉强度提高了约XX%，延伸率提高了约XX%。
复合材料的加入进一步优化了拉伸性能，其中某一种配比的复合材料表现出最优的拉伸性能。
五、结论本研究通过热挤压微合金化处理制备了Mg-Zn-Y合金及其复合材料，并对其显微组织和力学性能进行了深入研究。
挤压比对Mg—Zn—Zr—RE合金组织和性能的影响
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为 ２ ３Ｍ Ｐ ， 后 伸 长 率 为 ２ ． 。 ２ ａ 断 １４
关 键 词 ： 合 金 ； 观 组 织 ；力 学 性 能 镁 微 中 图 分 类 号 ：Ｔ ４ ． ２ Ｇ３ ６ Ｇ１ ６ ２ ；Ｔ ７ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ —４ ７ ２ １ ） ５０ ３ —４ ６ ４６ ５ （０ １０ —０ ９０
第 ３卷
第 ５期
精
密
挤压对 Mg-Zn-Sn-Al 合金力学性能和腐蚀行为的影响
挤压对 Mg-Zn-Sn-Al 合金力学性能和腐蚀行为的影响陈吉华;邰辉辉;严红革;田翔宇;尹航;周雄鹏;马昭婕【摘要】研究了铸态和挤压态 Mg-4．5Zn-4．5Sn-2Al 合金的微观组织、力学性能和在质量分数3．5％NaCl 溶液中的腐蚀行为．结果表明：铸态合金的平均晶粒尺寸为183μm；而挤压后合金的平均晶粒尺寸降低为9μm．挤压态与铸态Mg-4．5Zn-4．5Sn-2Al 合金相比，抗拉强度由209 MPa 提高到354 MPa，屈服强度由157 MPa 提高到216 MPa，伸长率达到19．6％且呈现明显的韧性断裂特征．静态浸泡腐蚀和电化学实验表明，挤压态合金的耐蚀性明显低于相应的铸态合金．%The microstructure,mechanical properties and corrosive behavior of the 3.5wt%NaCl solu-tion of the as-cast and the as-extruded Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al alloy were investigated.The results show that the average grain size of the as-cast alloy is 183 μm and that of the extruded alloy is 9 μpared with as-cast alloy,the tensile strength of the extruded alloy increases from 209 MPa to 354 MPa,the yield strength increases from 157 MPa to 216 MPa,and the elongation reaches about 19.6%.The tensile frac-ture of the extruded alloys exhibits ductile fracture.Static immersion corrosion tests and electrochemical measurements show that the corrosion resistance of the extruded alloy is obviously inferior to that of as-cast alloy.【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】7页(P40-46)【关键词】镁合金;挤压;力学性能;腐蚀【作者】陈吉华;邰辉辉;严红革;田翔宇;尹航;周雄鹏;马昭婕【作者单位】湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082; 湖南省喷射沉积技术及应用重点实验室，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082; 湖南省喷射沉积技术及应用重点实验室，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082; 湖南省喷射沉积技术及应用重点实验室，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082;湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TG146.22镁合金具有密度低、比强度和比刚度高以及机加工性好等优点，广泛应用于航空、航天、汽车及通信设备上[1].Mg-Zn-Sn系是近年来新开发的一类高强耐热镁合金，其热裂倾向小，主要强化相有Mg2Sn，MgZn，MgZn2相，其中Mg2Sn的熔点高达770℃，显微硬度高，属于耐热硬质相[2].目前，Mg-Zn-Sn系合金的研究主要集中在合金元素(Zn,Sn,Al)优化[3-6]和微合金化(如Ca[8-9],Sr[10],Y[11],Ag[12])以及时效析出强化在铸造合金的组织改善和性能提升方面，对于变形态的研究则较少.然而，一般情况下，铸造镁合金组织比较粗大，存在缩孔、缩松等缺陷，且热处理强化对性能改善效果有限，其力学性能难以满足实际应用中的强度要求.因此，人们开始重视变形态Mg-Zn-Sn系镁合金的研究工作.镁合金常用的塑性变形方式有轧制、锻造、挤压等.其中，特别是挤压变形具有强烈三向压应力状态，可以消除铸造缺陷，促进合金的动态再结晶以及第二相动态析出，因而挤压镁合金往往组织细小均匀，力学性能优异.Tang W N等人[7]研究了Zn含量对间接挤压Mg-5Sn-xZn合金力学性能的影响，发现高Zn含量合金具有较佳的强度与塑性组合.Sasaki T T等人[13]的研究发现Mg-2.2Sn-0.5Zn-1.0Al(原子分数)合金在250 ℃低温挤压后拉伸屈服强度达308 MPa、压缩屈服强度达280 MPa，且拉压比达到0.9.本课题组前期研究也发现，挤压态Mg-6Zn-3Sn-2Al-0.2Ca(原子分数)镁合金的室温力学性能和高温抗蠕变性能都高于文献所报道的Mg-2Sn-1Zn-0.1Mn(原子分数)和Mg-4Al-2Sr-0.3Mn挤压合金[14].Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al(原子分数)合金是本课题组在Mg-6Zn-3Sn-2Al-0.2Ca(原子分数)基础上，通过Zn/Sn比优化等手段开发的一种新的合金，其铸造性能与轧制成形性均优于后者[15].本文研究Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al镁合金在挤压过程中的微观组织、相组成、第二相分布特征的变化，以及这些变化对合金力学性能改善的影响.此外，鉴于耐腐蚀性能是限制镁合金的进一步发展与应用的关键因素，挤压变形后，合金的晶粒大小、相结构以及第二相分布的变化会对合金的耐腐蚀性能造成影响，因此，本文在研究挤压对Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金微观组织与力学性能影响的同时，亦考察合金的耐腐蚀性能变化，为基于Mg-Zn-Sn-Al系开发新型高强耐热变形镁合金奠定科学基础和积累数据.1.1 实验材料的制备研究所用材料为铸态和挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al(原子分数)合金，原材料为纯Mg(99.9%)、纯Al(99.9%)、纯Zn(99.9%)、纯Sn粒(99.9%).采用RJ-2熔剂进行熔体覆盖保护熔炼和精炼，熔炼温度为720 ℃.待镁块熔化后依次添加所需元素，以防止熔炼过程中合金元素的烧损.待合金全部熔化后，精炼10 min，静置10min后扒渣.合金浇铸时，以SO2气氛进行保护，防止过热熔体被空气氧化.合金实际成分测试结果如表1所示，铸锭尺寸为φ103mm×100 mm.铸锭经310 ℃×4 h+340 ℃×28 h+460 ℃×2 h均匀化处理后进行挤压，其中挤压温度330 ℃、挤压比22和挤压速度2.4 mm/s.1.2 合金组织观察铸态合金组织观察样品取自距铸锭1/2半径处，挤压态合金组织观察样品均取自平行挤压方向上相同位置.金相组织腐蚀液采用0.8 g苦味酸+2 mL乙酸+3 mL水+20 mL乙醇配制的腐蚀液.扫描电镜分析在FEI Quanta 2000上进行；D5000型X射线衍射仪用于合金物相分析.1.3 室温拉伸实验室温拉伸实验在Instron3369型电子万能材料试验机上进行，拉伸应变速率为1.1×10-3s-1.铸态拉伸试样取自铸锭半径1/2处，挤压态拉伸试样取自平行挤压方向上，每组拉伸取3个平行试样以确保实验的可靠性.1.4 浸泡失重实验实验采用质量分数为3.5%NaCl中性水溶液作为浸泡介质，浸泡时间为48 h，溶液体积为150 mL，浸泡实验在恒温水浴环境下进行，实验温度为25 ℃±0.5 ℃.腐蚀浸泡样品尺寸为15 mm×10 mm×4 mm，实验前依次用800#，2 000#砂纸打磨处理后，在无水乙醇环境下进行超声波清洗，以减少样品表面粘杂物对实验结果的不利影响.浸泡结束后，样品表面腐蚀产物依次采用200 g/L CrO3+10 g/L AgNO3溶液和无水乙醇进行超声波清洗，热风烘干后在SHIMADZU AUY 120型电子天平上称取样品腐蚀前后的质量损失.每组样品取3个平行试样，求平均值获得实验结果.由于镁或镁合金在NaCl水溶液中会发生阴极析氢和阳极溶解过程，溶液pH值会随着腐蚀的加剧而上升.即在外界条件相同时，腐蚀越严重，则pH值越高.因此，本文中采用Ohaus STARTER2100型pH计(精确度为0.01)即时测定浸泡溶液pH 值的变化，用来推测合金在溶液中的耐腐蚀性.1.5 电化学测量电化学测试用试样规格为10 mm×10 mm，一端采用铜导线焊接，另一端为工作表面.除工作表面以外的其余表面用环氧树脂胶封，暴露工作电极表面面积约为1 cm2.环氧树脂固化后用200#，400#，800#和1 200#金相砂纸打磨工作电极表面至镜面，经过去离子水清洗、无水乙醇超声波清洗，热风烘干后待用.电化学测量采用CHI760D型电化学分析仪，测量采用三电极体系，辅助电极为Pt电极，参比电极为饱和甘汞电极.实验温度为25 ℃±0.5 ℃，用恒温水浴控制；实验介质质量分数为3.5% NaCl溶液，体积为250 mL.将工作电极置入实验介质中稳定10 min后测量开路电压与时间的关系；10 min后测定极化曲线，Tafel动电位扫描速度为1 mV/s，扫描范围为Eocp±250 mV.实验数据由CHI760D电化学分析软件采集和分析.2.1 显微组织图1为铸态、均匀化态和挤压态合金的金相组织.图2为两种合金的XRD图谱.由图1(a)可见，铸态合金具有离异共晶的特征，平均晶粒尺寸为183 μm，且大多数第二相以粗大的骨骼状断续分布在晶界上，较少的第二相以点状分布于晶粒内部.结合图2中XRD分析结果，这些第二相为Mg51Zn20，Mg2Sn和Mg32(Al, Zn)49相.由图1(b)可见，经过均匀化处理后，大部分第二相溶入α-Mg内部，晶界变得清晰；只有部分残余高温相，以点状离散分布在晶界和晶粒内部.由图1(c)可见，合金经过挤压变形后发生较为充分的动态再结晶，晶粒明显细化；合金晶粒尺寸在4～8 μm之间，存在少数异常长大的晶粒.图3为挤压态合金平行于挤压方向上的扫描电镜二次电子像和背散射电子像.Mg2Sn相的熔点高达1 051 K，合金经均匀化处理后仍然存在少量残留.均匀化处理残留的高温相在挤压过程中被剧烈破碎，沿挤压方向呈条带状分布.从背散射形貌图上可以看出，挤压态组织由呈黑色的基体和呈亮白色的第二相组成.图4是合金二次电子形貌图中相应区域A和B的能谱分析.A区域中Zn,Sn和Al元素的质量分数较低，基本与合金铸造名义成分一致，可以确定为α-Mg基体相；B区域中Mg，Sn元素含量很高，且Mg/Sn原子数之比为2.32，可以确定B区域的白色块状相是Mg2Sn相.因此，挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金由α-Mg和Mg2Sn两种相组成，与图2中XRD分析结果一致.2.2 力学性能与断裂行为图5是两种合金的室温拉伸曲线.表2列出了其拉伸力学性能.铸态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为209 MPa，157 MPa和14.3%；挤压态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为354 MPa，216 MPa和19.6%.合金经过挤压变形后抗拉强度提高近70%，屈服强度提高近40%，且塑性明显改善.通常，细化晶粒尺寸、改善第二相的形状、大小及分布特征都可以使合金力学性能得到提高.本文中，由于均匀化溶解的Mg51Zn20，Mg32(Al，Zn)49等低温相在挤压过程中没有重新析出，条带状分布的残留相Mg2Sn不能有效阻碍拉伸变形时的位错滑移，第二相强化(弥散强化和析出强化)效果有限.因而，挤压过程中晶粒大幅度细化是合金力学性能得到提高的主要原因.图6为铸态和挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的断口形貌照片.两种合金呈现不同的断裂特征.铸态合金断口上存在较多的解理平台、细小而杂乱分布的韧窝，塑性较差，以脆性断裂为主；挤压态试样断口中存在大量韧窝，有明显的撕裂棱，基本无解理平台.此外，如图6(c)中箭头所示，细小的韧窝内存在尺寸在1 μm以下的第二相粒子，这可能是在拉伸变形过程中残留的Mg2Sn相与镁基体脱粘而形成的.因此，挤压态合金呈现明显的韧性断裂特征，与其较高的伸长率一致.2.3 耐腐蚀行为图7为两种合金在质量分数为3.5%NaCl中浸泡48 h后的宏观腐蚀形貌.图中黑色区域是腐蚀产物脱落所形成的腐蚀凹区.可见，铸态合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀具有点状腐蚀特征，整个腐蚀面由多个相互紧密接触的局部腐蚀凹坑组成，腐蚀凹坑较浅，分布细密均匀.浸泡过程中形成的腐蚀产物填充于腐蚀凹坑中，形成致密的膜层，有助于隔断合金与外界腐蚀液的接触，从而抑制合金的腐蚀.与铸态相比，挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金表面已发生全面腐蚀，腐蚀凹坑的扩展速度极快且相互聚集形成尺寸较大、相对较深的腐蚀坑.图8为铸态和挤压态合金在质量分数为3.5% NaCl 溶液中浸泡48 h后的平均腐蚀失重速率以及溶液的pH值.铸态合金的平均腐蚀失重速率为8.04×10-2mg/cm2·h，而挤压态合金为4.73×10-1 mg/cm2·h，接近铸态合金的6倍.镁合金中第二相的自腐蚀电位一般比α-Mg基体高，既可以在腐蚀过程中充当阴极而加速腐蚀；也可以作为屏障阻碍腐蚀在α-Mg基体间的传递，提高耐腐蚀性能，这主要取决于合金中第二相的种类、形貌、数量和分布等特征.通常认为，镁合金中的腐蚀坑往往在第二相质点如Mg17Al12和Mg2Si等周围缺陷处形成，是钝化膜破坏的结果[16].铸态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金中第二相数量多且骨骼状半连续分布时，可以有效地阻挡α-Mg基体的腐蚀传递，浸泡失重速率较小.与铸态相比，挤压态合金中第二相主要为Mg2Sn相，数量急剧减少且在挤压过程被破碎沿挤压方向呈条带状分布.这些细小孤立分布的Mg2Sn相在腐蚀中的作用机制与铸态不同，它们与α-Mg基体形成微电池而加速腐蚀；此外，在浸泡溶液作用下，边缘腐蚀严重的第二相粒子会发生脱落进入溶液，直接加重浸泡质量损失，因而，挤压态合金耐腐蚀性能明显恶化.镁合金在纯水中或盐溶液中时，会发生阴极析氢，产生OH-离子，而导致溶液的pH值上升.二元Mg-Sn挤压合金的腐蚀行为研究表明，晶粒越细小，晶界越多，则析氢速率越高[17].与铸态合金相比，挤压态合金晶粒更为细小，晶界增多.因此，挤压态合金在质量分数为3.5% NaCl 溶液中浸泡48 h后，其溶液的pH值高于铸态，腐蚀更为严重.图9为铸态和挤压态合金在质量分数为3.5% NaCl溶液中的电化学极化曲线.表3列出了试验合金的电化学腐蚀数据.铸态合金的自腐蚀电流为58 μA/cm2，线性极化电阻为292 Ω·cm2；挤压态合金的自腐蚀电流增大至铸态的5倍(279 μA/cm2)，线性极化电阻约为铸态的30%.合金的自腐蚀电流越小、极化电阻越高，则其耐腐蚀性能越好.可见，挤压变形导致Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的耐腐蚀性能下降，与浸泡腐蚀失重结果一致.镁合金晶粒大小以及第二相在基体中的分布特征是影响耐腐蚀性能的主要因素.通常，晶粒细化在一定程度上可以降低合金的腐蚀电流，改善合金的耐腐蚀性能.采用挤压、轧制等塑性变形制备的细晶AZ31[18]，ZK60[19]等镁合金都具有比铸造合金更好的耐腐蚀性.然而，从上述实验结果来看，Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金经过挤压后，晶粒大幅度细化，但其耐腐蚀性能却大大低于铸造合金.因此，挤压后，Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al镁合金耐腐蚀性能的恶化应该与合金中第二相的分布特征有关.Mg-Al系等镁合金腐蚀机制的研究结果表明[20]，自腐蚀电位较高的β相在α-Mg基体的腐蚀有两种截然相反的作用，当β相在晶界呈连续或网状分布时，会阻止α-Mg基体的腐蚀传递改善合金耐蚀性；而当β相比较细小，分布孤立时，会加速与α-Mg间的电偶腐蚀，使耐腐性降低.Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al铸造合金中第二相在晶界上呈断续分布，可以在一定程度上阻碍腐蚀在晶界间的传递，有利于耐腐蚀性能的提高；而合金经过挤压之后，Mg2Sn相被破碎沿挤压方向上呈带状分布，且明显细化，细小的Mg2Sn相会引起更强的电偶腐蚀效应，而且这种效应会超过晶粒细化引起的耐蚀性改善，从而使挤压Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金在质量分数为3.5%NaCl溶液中的失重速率和腐蚀电流均高于铸态合金.1) Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金经热挤压变形后晶粒明显细化，平均晶粒尺寸由183 μm细化至9 μm；合金抗拉强度由209 MPa 提高到354 MPa，屈服强度由157 MPa 提高到216 MPa，伸长率达到19.6%且呈现明显的韧性断裂特征.2) 静态浸泡腐蚀和电化学实验表明，挤压态合金的耐蚀性明显低于相应的铸态合金.挤压态合金中存在许多细小、弥散的Mg2Sn相，与α-Mg基体形成大量微电池，从而加速了合金的腐蚀.†通讯联系人，E-mail:****************【相关文献】[1] AGHION E, BRONFIN B. 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挤压对6N01铝合金型材性能均匀性的影响
挤压对6N01铝合金型材性能均匀性的影响发表时间：2019-09-10T16:17:30.470Z 来源：《工程管理前沿》2019年10期作者：[导读] 型材性能均匀性的变化与力学性能有内在联系，另外还受热挤压变形与冷却速度等工艺的影响。
挤压对6N01铝合金型材性能均匀性的影响【摘要】目的：明确挤压对6N01铝合金型材性能均匀度的影响；方法：选择T4状态6N01铝合金型材，在不同位置进行取样，期间按照金属材料室温拉伸法、电子万能材料试验机分别确定材料的延伸率、屈服强度与拉伸强度，而后再通过显微装置扫描材料的微观变化；结果：铝合金截面性能均匀度受屈服强度与延伸率影响较大，受抗拉强度影响较小，不同取样走向对延伸率与屈服强度影响较大，对抗拉强度影响较小，且型材性能数值的变化与挤压方向、微观晶粒有直接的关联性；结论：型材性能均匀性的变化与力学性能有内在联系，另外还受热挤压变形与冷却速度等工艺的影响。
【关键词】铝合金；型材性能；挤压均匀性；截面质量6N01铝合金型材常用于高速车辆的结构内，其材料既有较高的强度，优异的成型性能，而且也更便于焊接，因此在薄壁中空大型型材中应用较广泛。
而结合T4状态相关资料可知，多数材料在经由固溶处理后，其自然时效与稳定状态都会受到较明显的影响，关于6N01铝合金型材在T4状态下材料性能的数据较少，因此为使材料更好的应用于高速车辆产业，使材料性能在生产流程中免受影响。
故而，挤压对6N01铝合金型材性能均匀性有何影响，相关企业与试验人员理应给予足够关注。
一、试验方法本试验选用高速车辆常用的双腔室6N01铝合金型材，其界面呈“日”字形，在常温环境中，结构稳定且受挤压影响较小。
为明确此型材在T4状态下的力学性能，需实现确定型材不同位置的取样方案，而后再采用金属材料室温拉伸实验法（GB/T228-2010）与电子完成材料试验机（CSS=44200）对材料施以拉伸试验，以便确定材料的均匀度、延伸率、屈服强度与抗拉强度。
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》范文
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，轻质合金材料因其轻量化和高强度的特性，在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
镁合金作为一种典型的轻质合金，具有优异的物理和机械性能，其应用前景广阔。
Mg-Zn-Y合金作为镁合金中的一种，通过微合金化处理和热挤压工艺，可以显著改善其显微组织和力学性能。
本文以热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料为研究对象，系统研究了其显微组织和力学性能。
二、实验材料与方法1. 材料制备实验采用纯镁、锌和钇等原料，按照一定比例制备Mg-Zn-Y 合金。
通过微合金化处理和热挤压工艺，得到实验所需的合金及复合材料。
2. 实验方法（1）显微组织观察：利用金相显微镜、扫描电子显微镜等设备，观察合金及复合材料的显微组织。
（2）力学性能测试：进行拉伸试验、硬度测试等，以评估合金及复合材料的力学性能。
（3）其他分析方法：利用X射线衍射、透射电子显微镜等手段，对合金及复合材料的相组成、晶粒尺寸等进行深入分析。
三、实验结果与分析1. 显微组织观察通过金相显微镜和扫描电子显微镜观察，发现热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金具有均匀的显微组织。
其中，晶粒尺寸得到了有效细化，同时合金中还形成了新的相结构。
此外，复合材料的显微组织与合金相比，呈现出不同的特征。
2. 力学性能分析（1）拉伸试验：经过热挤压处理的Mg-Zn-Y合金具有较高的抗拉强度和延伸率。
与未经过处理的合金相比，其力学性能得到了显著提升。
复合材料同样具有优异的拉伸性能。
（2）硬度测试：热挤压处理后，Mg-Zn-Y合金的硬度得到了显著提高。
此外，复合材料的硬度也高于未处理的合金。
3. 晶粒尺寸与力学性能关系实验发现，晶粒尺寸对Mg-Zn-Y合金的力学性能具有重要影响。
随着晶粒尺寸的减小，合金的抗拉强度和延伸率均有所提高。
此外，晶粒尺寸还影响合金的硬度。
晶粒尺寸越小，硬度越高。
挤压温度对固相再生ZM6镁合金组织和性能的影响
挤压温度对固相再生ZM6镁合金组织和性能的影响文丽华;任忠先;王宝芹;唐玉玲;刘颖;王金玲【摘要】利用固相再生方法在挤压比为25∶1的条件下,将ZM6镁合金屑分别在350℃、400℃、450℃和500℃温度下制备成试样,进行微观组织观察和力学性能测试.结果表明:当挤压温度为400℃时,ZM6耐热镁合金没有发生再结晶,合金中金属化合物在挤压过程中被打碎,均匀分布在基体中；当挤压温度为450℃和500℃时,ZM6镁合金发生部分动态再结晶；随着挤压温度的提高,合金的抗拉强度和延伸率提高；在挤压温度为500℃,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为300.2 MPa、142.9 MPa和30％.合金室温拉伸断口主要表现为穿晶韧窝断裂.【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(026)001【总页数】4页(P48-51)【关键词】固相再生;ZM6镁合金;热挤出;组织;性能【作者】文丽华;任忠先;王宝芹;唐玉玲;刘颖;王金玲【作者单位】黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050【正文语种】中文【中图分类】TG146.2;TG376.2金属镁及其合金是目前可应用的最轻的结构材料，其比强度高、比弹性模量高、阻尼减震性好、导热性好、静电屏蔽性好、机械加工性好、密度低（1.74g／cm3），被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯、家电和国防业[1－3]。
尽管如此，由于受材料制备、加工技术、抗腐蚀性能以及价格等因素的制约，镁合金的应用远远落后于钢铁和铝合金。
21世纪能源和环保问题日益突出，镁合金作为轻质和可回收的材料备受重视。
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》
《热挤压微合金化Mg-Zn-Y合金及其复合材料显微组织与力学性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，轻质、高强度的材料越来越受到关注。
镁合金作为其中一种具有优良性能的轻质材料，已被广泛应用于航空航天、汽车制造等各个领域。
而Mg-Zn-Y合金以其优异的机械性能和耐腐蚀性更是成为了研究的热点。
本文通过热挤压和微合金化技术对Mg-Zn-Y合金进行加工和改良，研究其显微组织和力学性能，同时探索其复合材料的性能。
二、实验材料与方法1. 材料制备本实验以纯镁、锌和钇为主要原料，制备了不同成分的Mg-Zn-Y合金，并通过微合金化处理进一步改善合金的性能。
2. 热挤压处理对合金进行热挤压处理，观察并分析其显微组织的变化。
3. 复合材料制备将Mg-Zn-Y合金与特定增强相进行复合，制备出复合材料，并对其性能进行研究。
三、显微组织研究1. 显微组织观察通过光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对热挤压后的Mg-Zn-Y合金进行显微组织观察。
结果表明，热挤压处理后，合金的晶粒尺寸明显减小，晶界清晰可见，组织均匀。
2. 微合金化效果分析微合金化处理后，合金中的第二相颗粒增多，分布更加均匀。
这些第二相颗粒能够有效地强化基体，提高合金的力学性能。
四、力学性能研究1. 硬度测试硬度测试结果表明，经过热挤压和微合金化处理的Mg-Zn-Y 合金具有较高的硬度，其硬度值随合金成分的变化而有所差异。
2. 拉伸性能测试拉伸性能测试显示，合金的抗拉强度和延伸率均有所提高。
其中，微合金化处理对提高合金的抗拉强度效果显著。
3. 疲劳性能测试疲劳性能测试结果表明，经过优化处理的Mg-Zn-Y合金具有良好的抗疲劳性能，能够在循环载荷下保持较高的性能稳定性。
五、复合材料性能研究将Mg-Zn-Y合金与特定增强相进行复合，制备出复合材料。
测试结果表明，复合材料具有优异的力学性能，其抗拉强度和延伸率均高于基体合金。
此外，增强相的加入还能提高材料的耐磨性和抗蠕变性能。
往复挤压温度对ZK60镁合金组织与性能的影响
２ 实
验
实验采用商用 Ｚ ６ Ｋ ０镁合金 。 首先将合金熔融 ， 浇注 ４ ０ ｍ 的铸锭 ，采用 自购 的 ｌ ２熔剂保护 ５ ｍ Ｕ．
合 金 熔 液 。 随 后 机 加 工 去 除 表 面 氧 化 层 。然 后 在 ３５℃ 、３ ５℃和 ３ ５℃ 分别 进 行往 复挤 压 。 压 实 １ ３ ５ 挤
维普资讯
第 ６期
姜
婷等 ： 往复挤压温度对 Ｚ ０镁合金组织与性能的影响 Ｋ６
３ ９
试 样 尺 寸按 Ｇ ３ ７８ Ｂ６ ９．６执 行 ，试样 直 径 ６ ｍｍ，标 距 长 ３ ０ｍｍ。拉 伸试 验 在 ＷＤ ２ ０型 微 机 控 制 电 Ｗ．０ 子 万 能试 验 机 上进 行 ，拉伸 速 度 为 ｌｍｍ／ ｎ 对 各 ｍｉ。 工 艺 条件 的型 材 在 ＨＶ １０ 型维 氏硬 度 机 上进 行硬 －２ 度 测 试 ，负 载 为 ５ ９８ ｘ ．Ｎ，加 载 时 间为 ３ 。为 确保 ０Ｓ
生产存在一定的特殊性。金属镁是密排六方结构晶 体 ，滑 移 系少 ，故 镁 及其 合 金 的塑 性变 形 能力 和 协
调 能 力 比较差 。通 常 结 构件 要 求 能 量 吸 收材 料 具 有
验在可调速 Ｙ ３ ．１ 型四柱液压机上进行 。 Ｊ２３ ５ 材料通 过 凹模细颈的次数 为往复挤压道次 ， 凹模直径为 １ ２
结果表 明：在 ３ ５ ℃、３ ５ ℃和 ３ ５ ℃往复挤 压 Ｚ ０镁合 金 ，其 中 ３ ５ ℃时 晶粒 细化效 果最好 ，材料 的综 合 １ ３ ５ Ｋ６ ３ 力 学性能最佳 。往复挤 压工 艺可 以显 著降低 Ｚ ０镁 合金 的热膨胀 系数 ，提 高 Ｚ ６ Ｋ６ Ｋ ０镁合 金的热稳 定性 。 关键 词 ：Ｚ ６ Ｋ ０镁合金 ；往复 挤压 ；组织与性 能
不同浇注温度和挤压压力下直接挤压铸造铝铜合金的力学性能
不同浇注温度和挤压压力下直接挤压铸造铝铜合金的力学性能摘要：ZL205A是一种新开发的、高强韧铝铜合金。
T6热处理状态下其抗拉强度达到461MPa，伸长率为18％。
通过对该合金力学性能及其显微组织的研究表明，经T6热处理铸件的抗拉强度和伸长率均随挤压压力的增大而增大，随着挤压力增加，晶粒明显细化，二次枝晶增加，枝晶间距减小。
但抗拉强度和伸长率先随浇注温度的升高而增大，当浇注温度在760℃时，抗拉强度和伸长率达到最大值，之后随着浇注温度的升高，其抗拉强度和伸长率的大小呈下降趋势。
关键词：挤压铸造；枝晶间距；显微组织1 绪论挤压铸造又称液态模锻，是一种介于铸造和锻造之间的成形工艺，兼有铸造和锻造的优点[1-2]。
挤压铸造对浇入铸型型腔内的液态金属施加较高的机械压力，并使其成形和凝固，从而获得铸件。
挤压铸造分为两大类[3-4]：直接挤压铸造(direct squeeze casting)和间接挤压铸造(indirect squeeze casting)。
直接挤压工艺类似于金属模锻，压力直接施加于液态金属的整个面上；间接挤压工艺与压铸接近，压力通过浇道间接作用于液念金属上。
直接挤压铸造其特点是压力由冲头或凸模直接作用在铸件上，加压效果好，压力损失少，适用于生产壁厚较大、形状简单的铸件，如：活塞、卡钳、主气缸等。
随着材料轻量化的发展，铝合金材料应用越来越广泛，尤其是挤压铸造的铝合金，可以获得晶粒细小，成分均匀，致密，少和无缺陷且力学性能较高的铸件，在挤压铸造过程中选择怎样的挤压压力和浇注温度问题也就随之而来。
本实验主要研究直接挤压铸造下挤压压力和浇注温度对挤压铸造铝铜合金的力学性能的影响。
2、试验方案制定2.1 试验合金表1 ZL205A合金的化学成分(质量分数/%)主要元素杂质元素Cu Mn Ti Cd Zr V B Al Fe Si Mg Bal4.5-5.3 0.3-0.5 0.15-0.35 0.15-0.25 0.05-0.2 0.05-0.3 0.005-0.06 Bal ≤0.15 ≤0.06 ≤0.05 ≤0.3根据ZL205A合金的化学成分表1选择实验用的合金成分为(wt，%)5Cu、0.6Mn、0.25Ti、0.2Cd、0.1Zr、0.2V、0.005B、Mg≤0.05、Si≤0.06、Fe≤0.15，其余为铝[5-7]。
Mg-Zn-RE-Zr合金的拉伸力学性能和微观结构的发展
Mg-Zn-RE-Zr合金的拉伸力学性能和微观结构的发展文章中将成分为Mg-5.3Zn-1.13Nd-0.51La-0.28Pr-0.79Zr的铸件进行热挤压，并且对挤压比和温度对显微组织和力学性能的影响进行了研究。
结果表明当挤压比从0提高到9的时候铸态合金晶粒变粗大，共晶成分沿着挤出方向拉长。
然而,进一步提高挤压比率对晶粒细化和改善合金的力学性能的影响不大。
动态再结晶是热挤压过程中晶粒细化的主要机制，提高挤压温度导致出现等轴晶粒。
与此同时,力学性能随挤压温度的升高而降低。
目录第1章介绍 (3)第2章试验方法 (4)第3章实验结果 (5)3.1铸态合金显微组织 (5)3.2挤压合金的微观组织演变 (9)3.2.1改变挤压比和温度对微观组织的影响 (9)3.2.2挤压比和挤压温度对力学性能的影响 (12)第4章讨论 (16)第5章.结论 (18)第6章致谢 (20)第1章介绍镁合金因其低密度、高特定的刚度和良好的阻尼能力在汽车和航空工业上吸引了人们的注意[1]。
镁合金可以大致分为含铝合金和无铝合金[2]。
广泛使用镁合金属于Mg-Al系列，比如AZ91和AM60，它们具有良好的铸造性能和较低的成本[3]。
然而,因为他们的机械性能和热稳定性差，这些合金的应用受到了限制[4]。
与Mg-Al系列相比,Mg-Zn系列的合金,比如ZK60系列合金，是具有很大发展潜力的低成本高强度镁合金[5]。
在所有的镁合金中，AZ60具有较好的机械性能，比如室温下或者高温下具有高强度[6]。
然而,它的强度在室温或者高温时候还是低于铝合金。
最近,据报道,添加稀土可以改善ZK60合金的力学性能[7]。
周教授等人研究了稀土元素钕和钇对于ZK60合金的微观结构和力学性能的影响。
钕和钇的结合在动态再结晶过程中对细化晶粒产生了很大的影响。
此外,钕和钇的结合还提高了屈服强度和抗拉强度。
何教授等人的确定了钆元素对ZK60合金显微组织和力学性能的影响。
挤压及退火对Mg-0.6Zr系合金力学性能及阻尼行为的影响
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ １３ １ （ ０ ７ ０ — ０ ００ １ ０ －８ ４ ２ ０ ） １ ２ — ３ ＇ ０
Ｅｆｅ ｔｏ ｘ ｒ ｓｏ ａ ｎｅ ｌｎｇ ｏ ｅ ｈａ ｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｎｄ Ｄａ ｐｉ ｆ ｃ ｆｅ ｔ ｕ ｉ ｎ ｎｄ Ａｎ ａ ｉ ｎ Ｍ ｃ ｎｉａ ｏ ｒ ｉｓａ ｍ ｎｇ Ｃａ ｃ ｔ ｆＭ ｇ ０ ６ ｌ ｙ ｐａ ｉｙ ｏ 一 ． ＺｒＡｌｏ
的可工程 应 用 的高 阻 尼镁合 金 。比阻尼 系 数高 达 ６ ％， ０ 其强 度虽 较 纯镁 有很 大 提 高 ， 仍 然不 能 满 但 足 工程 中对 高 强度 的需 要 。有研 究 表 明 ， Ｍｇ 在 － ０６ ｒ 础 上 添 加 微 量 Ｃ ．Ｚ 基 ａ可 起 到 明 显 的强 化 效 果 【０ ｊ 。但很 少 有研 究 变 形及 热 处 理 对 Ｍｇ０６ ｒ －． Ｚ
ｉｃ ｅ ｅ ，ａ ｉ ｇｃ ｐ ｃｔ ｃ ｅ ｅ ｒ ａ ｌ ． ｎ ｒ ａ ｓｄ ｍｐ ｎ ａ ａ ｉ ｉ ｒ ａ ｓｇ ｅ ｔ Ｓ ｙｎ Ｓ ｙ
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业 和 电子 工业 以及 航 空 航天 产 品 的 迅 速 发展 ， 对
稀土元素Y对Mg-0.6%Zr合金力学性能与阻尼行为的影响
Ｇｒ ｎ ｔ － ｉｋ ａ ａｏ Ｌｉ ｅ位 错 阻 尼 理 论 解 释 。 ｃ
关键 词 ： 土 元 素 Ｙ； 合 金 ； 学性 能 ； 稀 镁 力 阻尼 行 为
中 圉分 类 号 ： ＴＧ１ ６ Ｔ ｌ ４ ； Ｇｌ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０８ ６ （０ ８ ０ —７ ９０ １０ —３ ５ ２ ０ ）６０ ６—４
Ｅ ｆ ｃ ｆＲａ ｅ Ｅａ ｔ ｎ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌＰｒ ｅｒ ｉ ｓ ａ ｄ Ｄａ ｐｉ ｇ ｆ ｅ ｔｏ ｒ ｒ ｈ Ｙ ｏ ｃ ａ ｉ ａ ｏｐ ｔｅ ｎ ｍ ｎ
Ｂ ａ ｏｒｏ ． ． ｅｈ ｖｉ ｆＭｇ ０ ６％ ＺｒＡＩ ｙ ｌ ｏ
稀 土元 素 Ｙ 是在 镁 中 固溶 度 最 大 的元 素 之 一 ， 其 极 限 固溶 度 约为 １ ． ［ 。近 年 来 ， 多作 为合 金 元 ２５ ４ ］ Ｙ 素添加 到 现有牌 号 的镁 合金 中 ， 改善合 金 的阻燃 性 能 、 提高 高温 强 度 及 蠕 变性 能 。但 有 关 Ｙ 的加 入 对 镁 合
Ｄｕ ｏ ｓ ｕ ｉｎ ｏ ｅ ｔ ｏｌｔ ｆＹ ｉ ｔ ｉ ｎ ｈ ｉｃ ｅａ ｅ ｉ ｒ ｎ ｂ ｕ ｄ ｙ， ｔ ｅ ｄ ｍ ｐｎ ａ ａ ｔ ｆ ｓ ｒ ｎ ｏ ｎ ｍａ ｒｘ ａ ｄ ｔ ｅ ｎ ｒ ｓ ｎ ｇ ａｉ ｏ ｎ ａｒ ｈ ａ ｉｇ ｃ ｐ ｃｉ ｏ ｔａｉ ｙ
挤压剪切Mg-Zn-(Cu-Y)-Zr合金组织性能及织构演变
挤压剪切Mg-Zn-(Cu,Y)-Zr合金组织性能及织构演变近年来,通过大塑性变形制备的高性能变形镁合金在航空航天及汽车领域等领域显示出良好的应用前景。
本文将普通挤压和等通道挤压（ECAP）结合起来开发出一种新型的挤压剪切工艺,以Mg-6Zn-xCu-0.6Zr（x=0,0.5,1.0,1.5）合金与Mg-Zn-Y-0.6Zr（Zn=2,3,4;Y=3,2,1）合金为研究对象,利用OM、SEM、EDS、XRD、EBSD及TEM研究了Cu元素添加量与Zn/Y质量比、固溶预处理,以及挤压剪切工艺对合金组织形貌、相组成、断口形貌及力学性能的影响,探讨了合金挤压剪切过程中的组织、晶粒取向与织构演变对合金强韧性的影响,以及合金在模具转角处的动态再结晶（DRX）机制。
结果表明:铸态Mg-Zn-Cu-Zr合金中主要包括α-Mg、MgZn<sub>2</sub>及MgZnCu相。
随着Cu添加量的增加,MgZnCu相体积分数增加而MgZn<sub>2</sub>相减少。
均匀化处理后,合金α-Mg基体中仍残留着大部分的MgZnCu相。
一次挤压剪切后,MgZn<sub>2</sub>相严重破碎,在合金中形成明显的挤压流线,而MgZnCu 相则稳定存在于α-Mg基体上。
与挤压区相比,成形区中双峰晶粒组织的体积分数明显降低,但成形区中的DRX晶粒明显长大。
但在ZK60+0.5Cu合金中,挤压区及成形区中平均晶粒尺寸分别为2.99μm及1.63μm,晶粒得到进一步细化。
ZK60+1.0Cu合金拥有最优的力学性能,抗拉强度（UTS）、屈服强度（TYS）及伸长率（δ）分别为337MPa、225MPa及22%。
二次挤压剪切Mg-Zn-Cu-Zr合金中,双峰晶粒组织消失不见,获得了细小均匀等轴的DRX晶粒,基面织构强度降低。
其中ZK60合金最为明显,从一次挤压剪切成形区中的平均晶粒尺寸21.02μm降低到二次挤压剪切后的4.68μm,基面织构强度从30.3降到6.51。
挤压温度对AZ80镁合金组织性能的影响
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A Z S O 镁合金抗拉强 度和规定非
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结论
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l 挤 压 比 一 定 时 随 着 挤压 温 度 的 升 高 A 8 ) Z o镁 合金 显 微 组织 中 口一 M g l 7l Z l 相 逐 渐减 少 晶 粒 长大 A 晶 粒 大 小 不均 匀 2 ) 第 二 相 的 逐 渐 减 少和 不 均 匀 分 布 使 A Z 8 0 镁 合金 抗 拉 强 度 和 规 定 非 比例 延伸 强 度 的 降低 3 ) 在 挤压 比一 定 时 A Z 0 ℃ 挤压日 寸 S O 镁合 金 在 3 6 断后 伸 长 率最 大 塑 性 最好
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2 2
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挤 压 温 度 对 力 学性能 的 影 响
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一
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一 类 镁 合 金 既包 括 铸 造 合 金 也 包 括 变 形 合 金 A Z 8 0 一 一 镁 合 金 是 传 统 镁 铝 锌 系 变 形 镁 合 金 中 强度 最 高 的 合 金 其 抗 拉 强 度 可 达 到 3 8 OM P a A Z 8 0 镁合金 中的 A 含 量 达 到 8% 具 有 明 显 的 时 效析 出 效 应 且 具 有 高 l 的 强 度和 耐 腐 蚀 性 同 时 A Z 8 0 镁合 金 在 综 合力 学 性 能 方 面 具 有 很 大 的优 势 降低 挤 压 温 度 能 够 细化 晶 粒 提 ] [ 高 强 度 促进 第 二 相 均 匀 析 出从 而 改善 镁 合金 的 性 能 5
挤压速度对6N01铝合金组织和弯曲性能的影响
关键词：挤压速度；6N01 铝合金；显微组织；弯曲性能
中图分类号：TG146.21，TG379
文献标识码：A
文章编号：1005-4898 （2019） 05-0030-04
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2019.05.07
0 前言
6N01 合金属于 Al-Mg-Si 系铝合金，是日本在 上世纪 70 年代为高铁研制的新型铝合金，具有高 强度、优良的焊接性和易成型等优点，广泛应用于 制造高速列车车体主体结构用的复杂截面多孔中空 型材[1-3]。随着轨道交通领域中装备制造业的高速发 展，大量的车体结构件采用 6N01 合金弯曲成型， 因此对挤压型材的弯曲性能提出更高的要求。一般 采用支撑式弯曲法检测铝合金型材的弯曲性能，在 弯曲试验后目测，试样弯曲外表面无可见裂纹则评 定为合格[4]。
1 试验材料及方法
本试验选取 ϕ 485 mm 挤压棒坯，采用半连续 铸 造 生 产 ， 经 550℃ × 13h 均 匀 化 处 理 后 ， 使 用 82MN 油压双动卧式铝挤压机进行试验。大型 6N01 铝合金型材截面见图 1。在型材不同位置取样，金相腐蚀剂采用混合酸 （HF∶HCI∶HNO=2∶3∶5） 溶液，通过 Olympus 光学显微镜、JSM 扫描电镜进 行显微组织和拉伸断口形貌分析。实验合金的平均
晶粒尺寸均采用截线法测量。用 D8 型 X 射线衍射 仪的 Cu 靶材对合金进行物相分析。型材的弯曲试 验按照 EN485 标准的要求进行，如图 2 所示。弯曲 试验后，将型材表面清洗干燥，喷渗透剂和显影 剂，观察型材表面是否产生弯曲，并进行等级判 定，如表 1 所示。
表 1 试验型材弯曲缺陷等级标准
Lc —板材中心张长；Le —板材弯曲外侧弧长
Cd对Mg-0.6Zr-0.4Zn合金力学性能和阻尼性能的影响
Cd对Mg-0.6Zr-0.4Zn合金力学性能和阻尼性能的影响张佳;李岚;吴炜;刘楚明【期刊名称】《金属热处理》【年(卷),期】2008(33)5【摘要】采用扫描电镜、X射线衍射仪及动态热机械分析仪研究了Cd对Mg-0.6Zr-0.4Zn合金力学性能及阻尼性能的影响。
结果表明,加入Cd后,Mg-0.6Zr-0.4Zn合金的强度变化不大,伸长率明显提高,断裂方式由解理断裂转变为准解理断裂;同时合金的阻尼性能有所提高,在晶粒粗化和溶质原子增多的相互作用下,当Cd 含量小于0.6%时,合金阻尼性能随Cd含量的增加而增大;超过0.6%后增幅减缓。
合金的阻尼行为可按G-L位错钉扎理论解释。
【总页数】4页(P27-30)【关键词】镉;Mg-0.6Zr-O.4Zn合金;力学性能;阻尼性能【作者】张佳;李岚;吴炜;刘楚明【作者单位】南华大学机械工程学院,湖南衡阳421001;中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2;TG113.2【相关文献】1.挤压温度对Mg-0．4Zn-0．6Zr（ZK01）合金力学性能和阻尼性能的影响 [J], 杜林;王渠东;彭立明;章祯彦;马岚2.加工工艺对ZK60镁合金力学性能和阻尼性能的影响 [J], 王敬丰;高珊;潘复生;汤爱涛;丁培道3.zn含量对Mg一0．6Zr合金力学性能及阻尼性能的影响 [J], 张隹;吴炜;林国湘4.等通道角挤压对Mg-0.6%Zr合金力学性能和阻尼性能的影响 [J], 刘子利;沈平;朱秀荣;孟亮5.热处理对挤压态AZ61合金力学性能和阻尼性能的影响 [J], 刘子娟;刘楚明;周海涛;纪仁峰;张佳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
准晶增强Mg-0.6%Zr合金的力学与阻尼性能
准晶增强Mg-0.6%Zr合金的力学与阻尼性能马戎;董选普;陈树群;程鲁;樊自田【摘要】在Mg-0.6%Zr高阻尼合金中加入质量比为5的Zn与Y元素,通过普通铸造方法向其中引入Mg-Zn-Y系准晶进行强化,并在此基础上研究准晶增强Mg-0.6%Zr合金的力学和阻尼性能.结果表明：Mg-5xZn-xY-0.6%Zr合金中生成一定含量的 I-Mg3YZn6准晶相,I 相的生成能大幅度提高 Mg-0.6%Zr 合金的力学性能；常温下Mg-5xZn-xY-0.6%Zr合金的阻尼行为可由G−L位错模型解释,高温下界面阻尼机制启动,合金的阻尼值急剧升高；I相等准晶颗粒对晶界有钉扎作用,导致高温下Mg-4.5%Zn-0.9%Y-0.6%Zr等合金的阻尼性能不如Mg-0.6%Zr合金的.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】8页(P2705-2712)【关键词】Mg合金;准晶;阻尼性能;力学性能;位错;G-L模型【作者】马戎;董选普;陈树群;程鲁;樊自田【作者单位】华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TG146.2噪声与振动是存在于任何动态和机械系统的物理现象，该现象会对机械设备及操作人员产生一系列的不良后果[1]，因此，研制一种同时具有减振降噪及优良力学性能的结构功能一体化材料，将振动和噪声抑制在源头，对现代工业发展具有重要意义[2]。
金属镁及其合金是目前密度最低的商用金属结构材料，具有高比强、电磁屏蔽以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点，而镁合金的高阻尼减振性更是其他金属结构材料所不具备的[3]。
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挤压温度对Mg-0.4Zn-0.6Zr(ZK01)合金力学性能和阻尼性能的影响/杜林等・31・挤压温度对Mg-0.4Zn-0.6Zr(ZK01)合金力学性能和阻尼性能的影响杜林，王渠东，彭立明，章祯彦，马岚（上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室,上海 200030）摘要研究了Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）合金在不同挤压温度下力学和阻尼性能的变化。
结果表明：挤压变形可以显著地细化镁合金晶粒，挤压后合金的力学性能提升很大但是阻尼性能急剧降低；随着挤压温度的升高，晶粒细化程度减弱，合金的强度随着挤压温度的升高而降低，阻尼性能却升高，但阻尼性能仍远低于铸态。
研究表明合金的阻尼行为可以用G-L 位错钉扎理论解释。
关键词挤压 Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）合金力学性能阻尼Effect of Extrusion Temperature on the Mechanical Properties andDamping Capacity of Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）AlloyDU Lin, WANG Qudong, PENG Liming, ZHANG Zhenyan, MA Lan (State Key Lab of Metal Matrix Composites, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200030)Abstract The effect of extrusion temperature on the mechanical properties and damping capacity of Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）was investigated. It was found that extrusion deformation can fine the grain of Mg alloy and increase its properties remarkably, but the damping capacity decreaseed severely after extrusion. With the increment of the extrusion temperature, the grain refinement became weaken, and it lead to the reduction of the strength, in contrast, the damping capacity increased, but it was still lower than the as-cast level. The varieties of damping behavior can be explained by dislocation model of Granato and Lücke.Key words extrusion, Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）ally, mechanical properties, damping capacity0 引言镁合金具有比重低、比强度高、阻尼性能良好、容易切削加工的优点,在航天和航空工业中得到了广泛的应用[ 1，2]。
但由于其力学性能的不足,大大限制了它的应用范围[3]。
美国在20世纪通过合金化的方法开发出的K1X1(Mg-0.6Zr)合金，其强度较纯镁有很大提高, 比阻尼系数可达到60%[4]，但是其力学性能依然较低，不能满足实际应用需求。
因此开发出一种使镁合金既具有良好的阻尼性能又有较高的强度的技术工艺成为迫切的要求。
研究发现，镁合金经过一定的塑性变形可以有效提高其强度，但是阻尼性能随之降低；随后通过退火热处理可再度提高其阻尼性能，通过这种工艺流程可以同时获得具有较好的力学和阻尼性能的镁合金，大大拓展镁合金在减振降噪等行业的应用前景。
因此首先研究挤压过程中的挤压工艺参数对镁合金力学性能及阻尼性能的影响对于后期的退火热处理具有很重要的参考意义。
本文针对Mg-0.4Zn-0.6Zr（ZK01）合金，研究了不同挤压温度对合金力学和阻尼性能的影响变化。
1 实验将纯镁、镁锆中间合金(Zr30.11%)和纯锌放入电阻坩锅炉中熔化，镁锆合金化学性质异常活泼，熔炼采用气体保护，保护性气体为CO2+SF6，体积混合比例为100∶1。
铸型选用金属型,其尺寸为Ф40×120mm。
浇铸完成后将Ф40×120mm的铸锭加工成Φ37.5mm×37mm，试样在挤压之前先在300℃保温4h进行均匀化处理，然后在315t油压机上进行不同温度的挤压，挤压温度分别为260℃、335℃和410℃，挤压速度为10mm/s，挤压后的试样尺寸为Ф12.5×240mm；然后分别在浇铸的铸锭以及挤压后的试样上取拉伸样，力学性能测试在Zwick电子万能材料试验机BTC-FR020TNA50上进行，试样标距为10mm。
试验时加载速率为：弹性阶段-0.5mm/min，屈服阶段-0.2mm/min，屈服后阶段-0.5mm/min；金相试样制备后用4%的硝酸酒精溶液浸蚀，在LEICA MEF4M型金相显微镜上观察显微组织；阻尼性能测试采用2980型动态机械热分析仪进行,阻尼试样通过线切割并机械磨光后制成,尺寸为35×4×1mm ,测量条件为:应变振幅(ε)为10－5～10－2 ,频率(f)为5Hz ,温度(T)为室温约20℃。
选用品质因数倒数Q－1作为表征阻尼性能的参量。
2 实验结果及分析2.1 力学性能ZK01合金的力学性能如表1所示，转化为图形表示如图1所示，由图可以看出，ZK01合金经过挤压之后，抗拉强度和屈服强度有了明显的提高，抗拉强度由172.8MPa提高到264.9MPa，屈服强度由52.80 MPa提高到222.1 MPa；但是延伸率却急剧下降，由29.1％减小到14.9％。
挤压过程中随着挤压温度的升高，合金的强度降低，延伸率反而增大。
结合图2的金相显微组织照片可以看出，合金分别在260℃挤压（图2b）, 335℃挤压(图2c)和410℃挤压(图2d)后晶粒尺寸比铸态下(图2a)的晶粒尺寸明显减小，是因为挤压变形材料导报网刊 2007年12月第5期 ・32・导致晶粒细化的缘故；同时由图2b ，图2c ，图2d 可以看出挤压过程中随着挤压温度的升高，晶粒有长大的趋势，根据Hall-Petch 关系式：210−+=kds σσ，晶粒尺寸的大小，将影响合金强度的高低。
但是晶粒尺寸的减小却没有带来延伸率的升高，其原因有待进一步探讨。
表1 ZK01合金的力学性能对比图 Table 1 Mechanical properties of ZK01 alloys State YS UTS E/％ As-cast 52.8 172.8 29.1 AE260 222.1 264.9 14.9 AE335189.3 250.1 22.8 Extr usion AE410 183.3244.024.3图1 合金铸态，260℃挤压(AE260),335℃挤压(AE335)和410℃挤压(AE410)的力学性能对比图 Fig.1 Tensile properties of alloys in cast condition,AE260, AE335 and AE410图2 不同挤压温度下ZK01合金的金相显微组织(a) 铸态；(b)260℃；(c) 335℃；(d) 410℃ Fig.2 Microstructure of ZK01 alloy at differentextrusion temperature (a)as-cast;(b) 260℃；(c) 335℃；(d) 410℃2.2 阻尼性能图3a 是ZK01合金铸态和不同温度挤压态试样在室温下测得的阻尼性能与应变振幅曲线,由图可知，在低应变振幅下，合金铸态时的阻尼性能与挤压态相差不大；在高应变振幅下，合金在铸态时的阻尼性能明显高于挤压态的阻尼性能，并且随着挤压温度的升高，合金的阻尼性能也随之增大(图3b)。
从图4a 中可以很明显的看出曲线的走势分成2个区域，在应变振幅较小时，合金的阻尼性能(Q －1)与频率相关，与应变振幅无关；在应变振幅较高的区域，合金的阻尼性能(Q －1)与应变振幅相关，与频率无关。
即合金的阻尼性能(Q －1)可以表示成如下形式[5]：)()(1101S Q Q S Q H −−−+= (1)根据Granato 和Lücke 提出的位错钉扎模型[6,7],如图4所示。
在低应变振幅区域，镁中的长而光滑的位错线被其中的杂质点所钉扎，在较小的应力作用下，两个钉扎点间的位错弦随周期应力而振荡，产生由频率决定的、与应变振幅无关阻尼为：)36/(2410Gb BL Q ωΛ=− (2)式中:Λ为可动位错密度,L 为钉扎长度,ω为角频率,G 为剪切模量,b 为柏氏矢量,B 为常数。
在实际材料中,位错上的钉扎点有大有小,在足够大的应力作用下,位错可以挣脱开弱钉扎点并限制在强钉扎点上,同时在滑移面上扫过一个更大的面积。
这种脱钉过程是“雪崩”似的,导致阻尼急剧增加。
G-L 理论预计的这种与应变振幅相关的阻尼为:)/exp()/()(211εεC C S Q H −=− (3)其中：)/)(/(3201c n L L C ΛΩ∆=π，c L K C /2αδ=，K 为常数;δ是钉扎溶质原子与溶剂原子的尺寸之比, 是晶格常数;Ω是滑移系中位错的位向参数;∆0 = 4(1－γ)/π2,(γ是泊松比);L C 是平均最小钉扎长度; L n 是强钉扎或位错网络的长度。
式(3)表明)ln(1−H Q ε对1/ε作图将是一条直线。
根据实验得出的数据计算出的结果如图5所示，可以看出，ZK01合金在铸态和不同挤压温度状态下其)ln(1−H Q ε与1/ε呈很明显的直线关系，因此合金不同合金状态下均符合G-L 位错钉扎理论，即位错的运动是产生阻尼的主要原因。
由图3a 可以看出，挤压态的阻尼相比于铸态急剧减小，这是因为合金经过挤压之后，大量位错发生缠结，导致了位错运动受阻，即使在高的应变振幅下也很难发生移动。
另外挤压变形使晶粒细化，晶粒细化也是导致合金阻尼性能降低的一个重要因素，由于ZK01合金中没有作为强钉扎点的第二相的存在，因此作为强钉扎点存在的晶界就成为位错移动的最大的阻碍；晶粒细化之后，晶界数量增多，并且位错在晶界处塞积严重,极大地限制了位错的运动；由图4也可以看出，晶粒尺寸降低导致强钉扎点间的长度L n 减小，结合公式(3)可知合金的阻尼性能下降。