变质处理对az70变形镁合金组织及性能影响的研究

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1、摘要镁合金具有密度低、阻尼性能好、电磁屏蔽能力强以及高的比强度和比刚度等优点，在航空航天、交通工具、电子通讯等领域具有广阔的应用前景，被誉为21世纪最富于开发和应用潜力的“绿色材料”。但是，镁合金的塑性变形能力和耐腐蚀性能较差，长期以来阻碍了镁及其合金材料的应用。AZ70合金在生产中以大尺寸(d350ram)半连续铸坯的形式用于冲锻汽车轮毂，然而大尺寸半连续铸坯容易出现晶粒粗化及铸造缺陷等问题，致使合金的冲锻性能变差。本文采用金相观察、x射线衍射、扫描电子显微镜、高温显微组织观察、显微硬度、拉伸性能、冲击韧

2、性、自腐蚀电位、极化曲线以及盐雾腐蚀速率测试等分析手段，较系统地研究了热速处理、A13B中间合金以及Al—n．B中间合金(包括A13Ti4B和A15TiB)变质处理对AZ70合金显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。热速处理研究结果表明；AZ70合金的优化热速处理工艺为：T。=850℃，V。=2．0"C／s，此时，热速处理显著细化了合金晶粒，平均晶粒尺寸由原始合金的140larn细化到47／．tm，13-MglTAIl2相变的细小且分布趋于弥散：铸态合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比原始合金提高10．

3、4％、18．1％和17．9％，冲击吸收功为原始合金的2．16倍，且延伸率较高，合金具有良好的综合力学性能；合金的自腐蚀电位比原始合金提高15mV，盐雾腐蚀速率比原始合金降低21．9％；此外，与原始合金相比，合金在固溶温度下，原子扩散速率较快，0相易于固溶，有助于提高热处理效率，降低能耗。A13B变质研究结果表明：(1)微量硼(B)的加入显著细化了AZ70合金的组织，并且随着B加入量的增加，细化效果越明显，当B的加入量为0．15％时，合金的平均晶粒尺寸为40¨m，p相细小，具有密排六方结构的高熔点化合物A18

4、2可作为a—Mg的异质核心，是晶粒细化的主要原因。(2)微量B的加入使铸态合金的力学性能和耐腐蚀性能得到了不同程度的提高，当B的加入量为0．15％时，合金的显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别比原始合金提高13．1％、19．5％和22．0％，冲击吸收功为原始合金的2．3倍，自腐蚀电位比原始合金提高25mV，自腐蚀电流降低，盐雾腐蚀速率比原始合金降低31．7％。(3)采用A13B中问合金条带的形式加入B解决TAI—B摘要化合物的沉淀和偏析问题，当B的加入量为0．15％时，采用A13B条带的形式加入B与采用块状A1

5、3B的形式加入B相比，不仅进一步细化了合金晶粒，平均晶粒尺寸细化到34gm，而且合金的力学性能和耐腐蚀性能也有进一步的提高，其中盐雾腐蚀速率为0．25mg·cm-2,day～，达到试验的最佳值。A1．Ti—B变质研究结果表明：(1)当A13Ti4B加入量为0'3％时细化效果最佳，平均晶粒尺寸由原始合金的140gm细化到30p．m，B相由粗大的半连续网状变的细小且分布趋于弥散，具有密排六方结构的高熔点化合物TiB2和AIB2是旺．Mg良好的异质核心，并且TiB2比AIB2具有更好的异质形核能力，大量异质结晶核

6、心的存在是导致旺一Mg晶粒细化的主要原因。(2)A13Ti4B加入量为0．3％时，合金具有优良的综合力学性能，抗拉强度、屈服强度和延伸率分别比原始合金提高36．6％、76．3％和3．9％，冲击吸收功为原始合金的2．7倍。同时合金的自腐蚀电位比原始合金提高30mV，盐雾腐蚀速率为O。26mg·Cm-2day-1，比原始合金降低36．6％，具有较好的耐腐蚀性能；随着A13Ti4B加入量的增加，合金的显微硬度呈增加的趋势，加入量为1．O％时，显微硬度值比原始合金提高19．6％。(3)不同m(Ti)／m(B)的AI

7、．Ti．B中问合金表现出不同的细化效果。A15TiB对AZ70合金的细化效果不好，加入0．3％A15TiB后台金的力学性能略有下降。A15TiB及A13Ti4B中间合金中第二相组成的不同，是它们表现出不同细化能力的根本原因。工业试验结果表明：通过0．3％A13Ti4B变质的AZ70半连续铸锭(合金F9)晶粒细小且均匀，平均晶粒尺寸为45lam，铸态力学性能为：ob=206MPa、6=7．0％，分别比原始半连续铸锭(合金F8)提高30．4％年n33．3％，并且具有较高的腐蚀稳定性；当x---50时，合金F9的

8、力学性能为：吼=305MPa、002=220MPa、6=17．5％，分别比合金F8提高19．6％、15．8％和34．6％。合金F9具有优良的综合力学性能、耐腐蚀性能和成型性能。关键词：AZ70镁合金，热速处理，变质剂，组织，性能．——一—一垒!壁璺壁．——_-—h-●-————————●●—-———-_-————————_—————___—_—————_——————●____—__——-—_---————————