|
为了确定挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金合适的热处理方案，分别采用硬度计、X射线衍射仪、力学性能试验机、光学显微镜，研究了该合金经T4(固溶处理)、T5(200℃×12h时效)和T6(固溶+时效)热处理后显微组织及力学性能的变化。结果表明:挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金宜采用T5热处理工艺。经T5热处理后，在晶界处析出大量Mg2Si强化相，使合金的屈服强度、抗拉强度分别达210.9MPa、257.0MPa，高于挤压态、T4和T6热处理工艺下的合金强度。T4热处理时，固溶强化作用远小于退火软化作用，致使合金力学性能的下降。T6热处理时，析出相及晶粒尺寸的长大使得合金力学性能的提高受到了限制。
镁合金是目前工业上最轻的金属结构材料，因其比强度和比刚度高、减振和降噪性能好、可回收和对环境无污染等特点而在汽车、电子、航空航天和国防军工等领域具有广阔的应用前景。然而，常规镁合金的高温性能低、耐腐蚀性能差以及塑性成形能力不理想限制了其在耐热部件上的应用。研究表明Si、Sn、和Sr是提高镁合金耐热性的有益元素，Si与Mg生成的金属间化合物Mg2Si相具有高熔点(1085℃)、高硬度(460HV)、低密度(1.93g/cm3)、低热膨胀系数(7.5×10-6/K)等特点，Sn与镁生成的Mg2Sn相也有较高的熔点(771.5℃)和较高的硬度(119HV)。而加入碱土元素Sr和Ca能够细化Mg2Si相。和稀土相比，碱土元素的价格比较便宜，因此国外已经对含碱土元素的Mg-Si耐热镁合金进行了大量的应用研究，韩国现代汽车公司和日本Ube工业公司分别开发了Mg-Al-Zn-Si-Ca和Mg-Al-Zn-Si-Sr等合金体系。与铸造镁合金相比，变形镁合金(如挤压、锻造、轧制)由于在塑性变形过程中消除了铸造缺陷，细化了合金晶粒，合金的综合性能得到大幅度提高。
近年来，Mg-Sn合金系作为耐热镁合金受到广泛的关注。本文以具有较好综合性能的Mg-5%Sn合金为基础，研究挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金经固溶(T4)、时效(T5)和固溶+时效(T6)处理后显微组织和力学性能变化，以期为该合金的实际应用和热处理工艺的制定提供参考。
1、实验材料与方法
实验采用纯度为99.9%的金属Mg、Sn，以及Mg-30%Si、Mg-30%Sr中间合金，按质量分数配制了Mg-5Sn-2Si-2Sr合金，采用井式坩埚电阻炉进行熔炼，熔炼过程中通入N2和SF6的混合气体进行保护，将镁锭加热至700℃完全熔化后，加入纯Sn、Mg-30%Si和Mg-30%Sr中间合金，并将温度调到680℃保温20min，然后进行人工搅拌，静置10min后浇注到铸模中。经光谱分析，铸锭实际化学成分如表1所示。
表1Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的化学成分(质量分数，%)
浇注完成的铸锭经过锯切和车削加工后制备成端面平整的圆柱，其尺寸为127mm×200mm。铸锭经415℃均匀化退火24h后，在380℃进行挤压，挤压筒温度为400℃，挤压比为40∶1，挤压速度1.4m/min。挤压后的合金棒材采用了固溶(T4)、时效(T5)和固溶+时效(T6)3种热处理工艺，热处理制度的确定参照镁合金相图，具体见表2。
表2Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的热处理工艺
采用HB-3000B型数显布氏硬度计测量各种状态下合金试样的硬度，载荷62.5N，加载30s，每个试样硬度测试值为4个，然后取平均值。采用XRD-7000型X射线衍射仪对合金进行物相分析。金相试样采用草酸+硝酸水溶液腐蚀，并在Neophot-21型卧式金相显微镜上进行金相观察。使用WDW-100型电子万能试验机进行拉伸实验，每种处理态的合金试样至少测试3个样品。利用S-3400N型扫描电镜对断口进行分析。
3、结论
1)Mg-5Sn-2Si-2Sr合金经过挤压变形后的组织由于动态再结晶，晶粒得到了细化。挤压后经过T4(415℃×24h)处理可导致晶粒尺寸长大；在T5(200℃×12h)态下，细小的晶粒间弥散析出Mg2Sn和Mg2Si强化相，T6(415℃×24h+200℃×12h)态与T5态的组织相似；
2)Mg-5Sn-2Si-2Sr合金经过热挤压变形后，合金的硬度明显提高。经过T4处理后，合金硬度较挤压态有所下降。T5、T6态合金硬度与挤压态相比有明显提升。经T5热处理后，合金的屈服强度、抗拉强度最高，分别为210.9MPa、257.0MPa，高于T4、T6热处理工艺；
3)挤压态Mg-5Sn-2Si-2Sr合金宜采用200℃×12h时效(T5)热处理工艺。
热处理展-工业炉展-2016第十七届广州国际热处理、工业炉展览会-中国效果最好的热处理工业炉展--巨浪展览—The 17th
China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2016工业炉展，2016工业炉展会，2016工业炉展览会，2016热处理展，2016热处理展会，2016热处理展览会，2016广州工业炉展，2016广州工业炉展会，2016广州热处理展，2016广州热处理展会，广东热处理展，中国热处理展会，广东工业炉展，中国工业炉展会，2016耐火材料展会，2016热处理设备展，2016热处理博览会，2016工业炉博览会
|
