固溶处理对Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响
更新时间:2015.11.24 新闻来源:
现代工业的发展要求构件设计轻量化、高强度化、运行高速化,因此,对高比强度、高阻尼性能材料的研究已成为材料工作者的重要课题。在各种金属材料中,镁及镁合金以其密度低、比强度高、阻尼性能优异,被人们视为减振降噪、降低能源消耗的重要材料。但纯镁力学性能较差,很大程度上限制了其应用范围。目前一般的研究是从高阻尼镁合金出发,加入适量的合金元素来提高其力学性能,其中许多研究者对Mg-0.6Zr进行合金化的系统研究,发现在Mg-0.6Zr合金中加入微量稀土元素Y时,其综合力学性能得到较大提高。然而关于挤压工艺及热处理对Mg-0.6Zr-Y合金力学性能和阻尼性能影响的研究报道很少,且热处理对其阻尼和力学性能之间的影响机理尚不清楚。因此,本研究对挤压态Mg-0.6Zr-0.5Y合金进行不同的固溶处理,以期找出固溶处理温度和固溶处理时间对挤压态Mg-0.6Zr-0.5Y合金力学和阻尼性能的影响规律。
实验用原材料为99.95%Mg的纯镁、Mg-Zr中间合金(31.69%,Zr)和Mg-Y中间合金(43.5%,Y)。熔炼前需预热镁锭至150~200℃,预热中间合金至300~400℃,预热金属型至250℃。合金采用中频无芯感应电炉(GGW-006)进行熔炼,利用Ar+0.5%SF6混合气体(体积混合比为100∶1)进行保护,采用金属型浇注(浇注时需向合金液面持续通入保护气体)。测得实验合金的化学成分(质量分数,%)为:0.61Zr,0.52Y,余为Mg。挤压前对铸锭进行400℃×4h均匀化退火,然后在650t卧式油挤压机上进行一次热挤压,挤压比为13、挤压速度为2m/min、挤压温度为350℃。挤压后的固溶处理在SO2保护气体下进行:随炉加入一些黄铁矿(FeS2),每立方米炉膛容积加入1~2kg,加热时黄铁矿分解放出SO2气体;其固溶处理温度(TH)350~450℃,时间(tH)2~8h,水冷。
挤压态Mg-0.6Zr-0.5Y合金在固溶处理过程中发生静态再结晶,合金强度有所降低,但伸长率有所提高。延长固溶处理时间,合金阻尼性能先增加后降低;升高固溶处理温度,合金阻尼性能逐渐增加,经450℃保温4h固溶处理后合金阻尼性能最好,与挤压态相比提高约145%。固溶处理对Mg-0.6Zr-0.5Y合金阻尼性能的影响符合G-L位错钉扎理论
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