热处理对AZ91D镁合金显微组织的影响图文.docx

1、热处理对AZ91D镁合金显微组织的影响图文，材料热处理技术年月镁合金是目前得到应用最轻的金属结构材料，再加上其良好的减振性、切削加工性、尺寸稳定性、铸造成型性及表面装饰性等诸多优点，已经成为目前材料科学研究的重要方向。镁合金是开发最早、应用最广的商用镁合金之一。该合金可进行热处理强化，但其组织对热处理敏感，因此有关该合金的固溶、时效过程中的许多组织转变和合金相的析出还没有得到完全认识和控制。一般认为，铸态镁合金主要由、离异相和共晶组织（）组成，其中相对镁合金的性能影响已得到广泛的研究，但人们对共晶组织中的共晶相认识非常有限，甚至经常将共晶相和先析相混为一谈。另外，在镁合金中通常含有一定量的，通

2、常以固溶体和金属间化合物两种形式存在。据报道，系镁合金中的金属间化合物主要有、四种，形状主要有针状、十字状、花朵状及颗粒状，大小为。但是有关金属间化合物的报道主要集中在镁合金方面，对中的金属间化合物的报道非常有限。还有研究表明，镁合金经固溶时效处理后有种不同形态和位相关系的相析出。其中占析出总量以上的第一类析出相因其与基面滑移面（）平热处理对镁合金显微组织的影响麻彦龙，彭华东，潘承聪，秦旭，杜勇（重庆工学院材料科学与工程学院，重庆；中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆）摘要：研究了铸态、固溶及时效镁合金的微观组织，分析了热处理对合金组织和显微硬度的影响。结果表明，薄片状共晶相和粗大块状相的

3、热稳定性都不高，但可分别经过和固溶处理加以消除；相主要呈颗粒状或针状，尺寸为，经固溶处理未发生明显改变。固溶样品经时效后有大量长、直径的杆状相析出，且主要垂直或斜交于基体，但当时效温度继续升高时析出相将转变为大部分平行于基体分布，使第二相的强化效果减弱。关键词：镁合金；固溶；时效；共晶；相中图分类号：；文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，（），! ! ，：；收稿日期：基金项目：重庆市自然科学基金计划资助项目（）作者简介：麻彦龙（），男，甘肃庆阳人，讲师，硕士，主要从事镁合金材料的研究与开发；电话：；：热处理技术热加工工艺年第卷第期材料热处理技术下半月出版行，所以不能有效阻碍位错的滑移；而

4、其他三类析出相虽然与基面垂直或者斜交，但由于数量少，仍起不到很好的强化效果。然而目前对于如何抑制第一类相的析出，同时增加其他三类析出相的数量方面鲜有相关的报道。针对以上问题，作者对镁合金的铸态和热处理态的显微组织进行了较为系统全面的研究，着重分析了共晶相的形态，固溶处理对共晶相、相、相的影响以及不同工艺条件下时效析出相的形态。实验材料及方法实验材料为商用镁合金铸锭，合金的名义成分如表所示。为研究共晶相和相的形态，实验选择在和进行固溶处理，固溶时间。时效在固溶之后进行，时效温度分别为、和，时效时间。所有试样均采用苦味酸显示组织（腐蚀液配比：苦味酸：乙醇：乙酸蒸馏水）。采用光学显微镜、扫描电子显微

5、镜（）和能谱分析仪（）进行组织观察和成分分析；采用维氏硬度计进行显微硬度测量，载荷，加载时间。实验结果铸态镁合金的显微组织镁合金的金相组织如图（）所示，可见，其显微组织主要由基体和断续分布在晶界或枝晶边界的第二相组成。从图（）照片中可以清楚地看到，晶界的第二相并不是单一相的连续分布，而是复相组织非连续分布。能谱分析表明粗大的且边缘较平滑的相是相；较细小的颗粒相主要由、两种元素组成；更加细小的白色相呈薄片状分布在的周围，化学成分与基体差异不大，可以基本确定为共晶相。固溶镁合金的显微组织固溶处理合金微观组织如图所示。从图（）中可以看出，通过固溶处理，连续分布在周围的片层相已全部溶入基体中，结合相图

6、分析可以推测片层相就是共晶组织中的相。图（）和（）的组织形貌基本一致，没有发现任何薄片状组织。能谱分析表明视场所观察到的第二相由相和相组成，前者这时已经开始溶化，其边缘变得更加平直和圆滑，而后者与铸态中的相比没有显著变化。固溶处理的微观组织如图所示。从图（）中可以清楚地看到晶界，在基体上弥散分布着细小的黑色颗粒，颗粒边缘不平整，有发图镁合金的金相组织（）（）表镁合金的化学成分（质量分数，）（，）余量（）（）图镁合金固溶处理微观组织，材料热处理技术年月生局部腐蚀的倾向，典型的相和共晶组织形貌完全消失。从图（）的照片中可以看出，经固溶处理后，基体已经非常均匀，在其周围弥散地分布着第二相颗粒。图是镁

7、合金经固溶处理后第二相颗粒能谱分析结果，可以看出，视场所观察到的所有颗粒相全部为相（相中），且与铸态及固溶样品中的相相比尺寸与形态均未发生显著变化（形状呈颗粒状或针状，尺寸小于），根据原子比初步估计这些颗粒相可能是、相。时效镁合金的显微组织图为镁合金时效处理微观组织形貌。可以看出，经时效处理后组织与固溶处理金相组织组织图固溶镁合金时效后微观组织（）（）（）（）（）（）（）（）图镁合金固溶处理微观组织图镁合金固溶处理后第二相颗粒能谱分析结果（）（）（）热加工工艺年第卷第期材料热处理技术下半月出版差别不大，只在局部晶界处组织略发生变化；从图（）可以清楚看出，晶界部位有相析出。经时效处理后，金相组织

8、发生显著变化（图），图中可见明显的晶界，且晶粒较大，晶粒内部颜色较晶界边缘有所不同。从图（）高倍下可观察到晶粒内部有大量针状或短棒状组织垂直或斜交于基体生长；较粗大的白色相为固溶处理后未溶的相。图（）为时效处理金相组织，与图（）相似，只是晶界略变宽。从图（）高倍下可观察到在晶粒内部生长着大量细小平行的第二相，而晶界部位的第二相则主要呈球状或颗粒状。不同状态镁合金的显微硬度分析图为不同状态镁合金的显微硬度分析结果。从柱状图可以看出，的显微硬度随组织的不同而发生显著变化。铸态合金经固溶处理后显微硬度从下降到，当固溶温度升高到时（保温相同时间），硬度并无显著变化。时效后硬度开始升高，当时效温度为时硬

9、度达到最大值（），之后再继续升温硬度反而下降。结合组织转变不难看出，共晶相比相对基体的强化作用更大，而适当的时效处理可显著提高合金的硬度。比较不同温度时效处理后的组织和硬度值可知，析出相是时效强化的根本原因，而析出相的数量和形态则决定时效效果的好坏。很显然，时效析出相的数量太少不能产生足够的强化效果；而时效时由于温度高，大部分析出相从垂直或斜交于基体转变为大部分平行于基体，使第二相的强化效果减弱；时效可获得最佳的时效强化效果。结论（）铸态镁合金主要由、共晶组织（）和不同原子比的相组成。共晶相呈薄片状分布，比相对基体的强化作用更大，经固溶处理将完全消失；相较相数量多、尺寸大，但热稳定性差，经固溶

10、处理将完全消失；相主要呈颗粒状或针状，尺寸为，其热稳定性非常好，经固溶处理后尺寸和形态无显著变化。（）析出相是镁合金时效强化的根本原因，而析出相的数量和形态决定时效效果的好坏。时效后有大量长、直径的杆状相从晶粒内部和晶界析出，晶粒内部的析出相多于晶界析出相。在相同的时效时间下，当时效温度升高，析出相将从垂直或斜交于基体转变为大部分平行于基体分布，使第二相的强化效果减弱。参考文献：麻彦龙，张津镁合金研究新进展热加工工艺，（）：，：，（）：，（）：肖晓铃，罗承萍合金中时效析出的相的形态和晶体学特征金属学报，（）：肖晓铃，罗承萍，刘江文镁合金中时效析出的相的多重位相关系及伪孪晶关系金属学报，（）：罗承萍，刘江文，肖晓铃提高镁合金时效强化效果的途径年材料科学与工程新进展（上）年中国材料研讨会论文集北京：图不同状态镁合金的显微硬度分析结果铸态固溶时效