镁合金的热处理_王慧敏

产生的加工硬化效应 , 恢复和提高其塑性 , 以便进行后 续变形加工 。 由于镁合金的大部分成形操作在高温下 进行 , 因此一般很少对变形镁合金进行完全退火处理 。 去应力退火 (T2) 既可以减小或消除变形镁合金 制品在冷热加工 、 成形 、 校正和焊接过程中产生的残余 应力 , 也可以消除铸件或铸锭中的残余应力 。 凝固过 程中模具的约束 、 热处理后冷却不均匀或者淬火引起 的收缩等都会导致镁合金铸件中 出现残余应力 。 此 外 , 机加工过程中也会产生残余应力 , 所以在最终机加 工前最好进行中间去应力退火处理 。 某些热处理强化效果不明显的镁合金通常选择退 火作为最终热处理工艺 。 1. 2 固溶处理 镁合金经过固溶处理后不进行人工时效 (T4 ) 可 以同时提高抗拉强度和伸长率 , 并获得最大的韧性和 抗冲击性 。 由于镁合金中合金元素的扩散较慢 , 因而 需要较长的加热保温时间以保证强化相充分固溶 。 镁 合金砂型厚壁铸件的固溶时间最长 , 其次是薄壁铸件
H eat T reat m ent ofM agnesium A lloys
WANG H uim in, CH EN Zhenhua, YAN H ong ge , L I U Y ing ke (Schoo l o fM aterials Science and Engineering , H u′ nan Un iv ersity , Changsha H u′ nan 410082, China) Ab stract: The essential types o f heat treatm ent applied to m agnesium a lloy sw ere introduced . The m icrostructural characteristics of different m agnesium a llo ys during a llo ying and hea t treat m ent w ere rev iew ed . M oreove r, th e in f luences o f a lloy ing e lem ents on the precipita tion sequence and prope rties o fm agnesiu m alloys we re presen ted . Tendency o f th e research on hea t treatm ent of m agnesium allo ys w as put fo r w ard also . K ey w ord s: m agnesium alloys;heat treat m ent;solution heat treatm ent;aging ; m icrostructure 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料 , 具有 金元素的固溶度随温度变化时 , 镁合金可以进行热处 密度小 、 比强度高 、 散热性佳 、 吸振性好 、 电磁屏蔽性好 等特性 , 在汽车 、通讯和电子行业中得到了日益广泛的 应用 。 热处理是改善或调整镁合金力学性能和加工性 能的重要手段 。 有的热处理工艺可以减小镁合金铸件 的铸造内应力或淬火应力 , 从而提高工件的尺寸稳定 性 , 而有的热处理工艺可以使镁合金产生强化 。 当合
工艺研究
镁合金的热处理
王慧敏 , 陈振华 , 严红革 , 刘应科
( 湖南大学 材料科学与工程学院 , 湖南 长沙 410082) 摘要 : 介绍了镁合金的热处理类型 , 综述了不同镁合金系合金化和热处理时的显微组织特点 , 以及合金元素对时 效析出过程及合金性能的影响 。 最后提出了镁合金热处理未来的研究和发展方向 。 关键词 : 镁合金 ; 热处理 ; 固溶处理 ; 时效 ; 显微组织 中图分类号 : TG146. 2 文献标识码 : A 文章编号 : 02546051(2005)11004906
或金属型铸件 , 变形镁合金的最短 。 由于合金元素的 扩散和合金相的分解过程缓慢 , 所以镁合金的淬火敏 感性低 , 淬火时不需要快速冷却 , 可以在静止的空气中 或者人工强制流动的气流中冷却 。 而且绝大多数镁合 金对自然时效不敏感 , 淬火后能在室温下长期保持固 溶状态 。 1. 3 人工时效 部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处 理或退火而是直接进行人工时效 (T5 )。 这种工艺很 简单 , 也可以 获得相 当高 的时 效强化 效果 。 特别 是 M gZn 系合金 , 若重新加热固溶处理将导致晶粒粗化 , 因此通常在热变形后直接进行人工时效以获得时效强 化效果 。 1. 4 固溶处理 + 人工时效 固溶处理后人工时效 (T6) 可以提高镁合金的硬 度和屈服强度 , 但会降低部分塑性和韧性 , 这种工艺主 要应用于 M gA lZn 和 M g RE Z r 合金 。 此外 , 含锌量 高的 M g ZnZ r合金也可以选用 T 6处理以充分发挥时 效强化效果 。 进行 T6 处理时 , 固溶处理获得的过饱和固溶体在 人工时效过程中发生分解并析出第二相 。 时效析出过 程和析出相的特点受合金系 、时效温度以及添加元素 的综合影响 , 情况十分复杂 。 目前 , 对镁合金时效析出 过程的了解还不十分清楚 。 表 2 列出了不同镁合金系 在时效各个阶段的析出相及其特点 。
作者简 介 : 王 慧敏 (1976— ), 女 , 湖南 长沙 人 , 讲师 , 在 职 博士 生 , 主要从事铝 、镁合金方面的 研究 , 已发表论文 6 篇 。 联系电 话: 07318821648, Ema il: w anghu i m in- hn@ sina . com 收稿日期 : 20050325
理强化 。 本文综合介绍了镁合金的基本热处理种类和 不同镁合金系热处理时的显微组织特点 , 以及其中合 金元素对热处理过程及合金性能的影响 。
1 镁合金的热处理种类
基本热处理种类的符号列于表 1 中 。 热处理种类 的选择取决于镁合金的类别 ( 即铸造镁合金或变形镁 合金 ) 以及预期的服役 条件 。 此外 , 镁 合金还可以进 行氢化处理来改善组织和性能 。 1. 1 退火 完 全退火 ( O) 可以消除镁合金在塑性变形过程中
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《 金属热处理 》 2005 年第 30 卷第 11 期
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表 1 基本热处理种类的符号 [ 1] Tab le 1 T e mp er d esignat ion s of heat treat m en t[ 1]
表பைடு நூலகம்2 不同镁合金系的时效析出相 [ 2] T ab le 2 Ag ing p rec ip itates of d ifferen t m agn esium a lloys[ 2 ]
合金系 M gAl M gZn M gMn M gY M gNd M gYNd M gCe M gGd M gDy M gTh M gCa M gC aZn M gA gRE(N d) M gSc 时效初期 (G. P. 区等 ) — G .P. 区 : 板状 (共格 ) — β″ 相: DO 19 型规则结构 G .P. 区 : 棒状 (共格 ) β″ 相: DO 19 型规则结构 β″ 相: DO 19 型规则结构 — β″ 相: DO 19 型规则结构 β″ 相: DO 19 型规则结构 — G .P. 区 : 棒状及椭圆状 — 时效中期 (中间相 ) — β 1′ 相: M gZn2 (六方晶 , 共格 ) β 2′ 相: M gZn2 (六方晶 , 共格 ) — β′ 相: 底心正交晶 β′ 相: 面心立方晶 β′ 相: M g12 N dY(底心正交晶 ) 中间相 () β 相: 正交晶 — — γ 相: 棒状 (六方晶 , 共格 ) β 相: 等轴状 (六方晶 , 半共格 ) — 时效后期 (稳定相 ) β 相: M g17 A l 立方晶 ) 12 ( 连续析出和不连续析出 β 相: M g2 Zn3 (三方晶 , 非共格 ) α M n(立方晶 )棒状 β相: M g24 Y 5 (体心立方晶 ) β 相: M g12 N d(体心正方晶 ) β 相: M g14 N d2 Y ( 面心立方晶 ) β 相: M g12 C e( 六方晶 ) β 相: M g24 D y5 ( 立方晶 ) β 相: M g23 Th6 ( 面心立方晶 ) M g2 Ca(六方晶 ), 添加 Zn 微细析出 M g12 N d2 A g: 复杂板状 (六方晶 , 非共格 ) M gS c
大困难 , 其真实度和效果无法与一些专业的三维软件 相比 , 同时 VRML 的交互性能也有所 欠缺 。 为此 , 可 以利用更为专业的软件制作更为复杂的虚拟试验 , 从 而提高交互性能和逼真度 , 但这对计算机硬 、 软件的要 求也相应提高 , 所以要从经济和效果等多方面综合考 虑 。 尽管如 此 , VRML 制 作的 课件 对 材料 学 试验 的 W eb 化和虚拟化具有巨大的潜力 , 可以大大地降低教 育成本 ; 除此之外 , 它还可以为工厂企业的进厂培训教 育提供方便 , 有针对性地增强新入厂的青年实验员掌 握一些在实践中难以认知的知识细节 , 培训他们自由 操作试验设备 , 进而达到提高操 作技能水平的目 的 。 此虚拟试验有着广阔的应用前景 。
符号 F O H1 H2 T2 T3 意 义 加工状态 完全退火 加工硬化 加工硬化后退火 去应力退火 固溶处理后冷加工 符号 T4 T5 T6 T7 T8 T9 人工时效 固溶处理后人工时效 固溶处理后稳定化处理 固溶处理后冷加工 、人工时效 固溶处理 、人工时效后冷加工 意 义 固溶处理 (然后自然时效 )
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