CN103966534A - 一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，为了解决Mg-Zn-Zr系镁合金问世和高温抗压强度还有继续提高的空间的问题，本发明提供一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，其特征是：对Mg-Zn-Zr合金进行直接时效处理，提高了合金在室温和高温抗压强度。此工艺不但制备的Mg-Zn-Zr合金复合强度要求，而且比固溶后时效的工艺制备的合金在温室和高温抗压强度高。
Description
技术领域
本发明涉及合金制备领域，尤其是一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺。
背景技术
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、成形性和导热性好、电磁屏蔽能力强、可加工性优良等优点，被称为最具发展前景的绿色工程材料。Mg-Zn-Zr系镁合金具有相当高的强度，良好的塑性及耐蚀性。现今的处理工艺是采用固溶后时效的工艺，此工艺室温和高温抗压强度相对还有提高的空间。
发明内容
为了解决Mg-Zn-Zr系镁合金问世和高温抗压强度还有继续提高的空间的问题，本发明提供一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，可解决次问题。
所述的一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，其特征是：对Mg-Zn-Zr合金进行直接时效处理，提高了合金在室温和高温抗压强度。
所述的Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，其特征是：直接时效的参数可以为170℃×24h。
本发明的有益效果是：不但制备的Mg-Zn-Zr合金复合强度要求，而且比固溶后时效的工艺制备的合金在温室和高温抗压强度高。
附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
图1为直接时效时，不同时效时间下合金的维氏硬度。
具体实施方式
具体实施例1：试验用原材料为纯镁锭、纯锌粒、Mg-30Zr中间合金。试验合金中Zn含量为5.5％（质量分数，下同），Zr含量为0.5％。所有原料装炉前均要进行干燥处理。
镁合金熔炼在电磁感应炉中进行，采用SF6＋CO2（体积比为1:100）混合气体保护，采用99.99％的高纯刚玉坩埚熔炼。当合金液温度达到680℃时，浇注到预热至150℃的金属型（180ｍｍ×20ｍｍ×150ｍｍ）中。对合金铸锭进行了两种热处理工艺，一是固溶（380℃×12h水淬）＋时效（190℃×12h出炉空冷）；二是直接时效（170、190、210℃出炉空冷），时效时间分别为4、8、12、16、20、24、28h。拉伸试验在岛津AG－1250KN精密万能实验机上进行，拉伸速度为1mm/min，每种测试3根试样取平均值。采用HV-50维氏硬度计、Olympus光学显微镜等分析仪器，对合金硬度、显微组织、断口形貌进行观察和分析。
1. 力学性能：合金铸态的维氏硬度值为52.3。在380℃×12h固溶加190℃×12h时效后的硬度（HV）为72.9。直接时效时，不同时效时间下的维氏硬度值见图1。170℃时效的效果总体上比190℃和210℃的要好，硬度随时效时间的延长整体上是增加的。数据表明，170℃×24h时效的硬度（HV）最高，达到72.8，和固溶（380℃×12h水淬）＋时效（190℃×12h出炉空冷）的硬度（72.9）基本相同。上述结果表明，对于Mg-Zn-Zr系合金而言，直接时效也可以获得较高的硬度。
合金经过不同的热处理后在室温和高温下的力学性能见表１。铸态室温的抗拉强度较低，只有159.2MPa。经过热处理后，合金的抗拉强度得到大幅度提高。固溶＋时效态合金室温下抗拉强度达到205.5 MPa，150℃的抗拉强度达195.2 MPa。直接时效24h合金的抗拉强度在室温达到221.2 MPa，高温也达到了200.9 MPa，比固溶时效态合金的抗拉强度略高。从表1中还可以看出，直接时效24h合金的伸长率比固溶时效的伸长率也有一定的增加。由此得知，直接时效24h可以较大程度地改善Mg-Zn-Zr系合金的室温和高温力学性能，效果与固溶时效的效果相当甚至略好。对于Mg-5.5Zn－0.5Zr合金而言，直接时效工艺省时、省力，还能获得良好的力学性能，是较好的热处理工艺过程。
表1：合金在室温和高温下的力学性能。
2.显微组织：固溶＋时效处理虽在晶界处析出大量细小的合金化合物，但也使共晶组织大部分消失，从而使固溶＋时效处理后的晶界厚度较铸态组织的薄。
170℃直接时效24h的组织在时效后晶界处的非平衡共晶组织部分溶解，组织中析出部分极为细小的合金化合物，呈灰色分布于基体之上，网状晶界也更为粗化；由于晶界处的能量比较高，随着时效时间的延长，析出相增多，新相优先沿晶界附近形核，然后向晶内生长，不仅使晶界粗化明显，而且使晶粒更为细小均匀，有利于提高合金的综合性能。
3. 扫描组织分析：固溶＋时效态合金的晶内和晶界处的共晶组织已大部分溶入基体中，只留下轮廓线，取而代之的是在晶界处析出少量颗粒状第二相。170℃直接时效24h的扫描电镜照片，与铸态合金相比，晶界仍呈断续网状分布，但时效处理后因晶界处析出物增多，晶界结构比铸态更为连续和紧实。随着时效时间的延长，时效24h时，更多的析出物在晶界和晶内形核，并不断向晶内生长，使晶界处的网状组织更为连续、粗化和清晰，晶粒也因更多网状组织的出现显得更加细小、均匀，有利于综合性能的提高。
结论：对Mg-5.5Zn-0.5Zr合金进行直接时效处理，其参数为：170℃×24h时，工艺室温和高温抗压强度有相对提高。
Claims (2)
1.一种Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，其特征是：对Mg-Zn-Zr合金进行直接时效处理，提高了合金在室温和高温抗压强度。
2.根据权利要求1所述的Mg-Zn-Zr合金的热处理工艺，其特征是：直接时效的参数可以为170℃×24h。
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| CN109023182A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 安徽恒利增材制造科技有限公司 | 一种zk60镁合金热处理工艺及其性能研究 |
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