镁合金热处理组织观察

镁合金的热处理热处理是改善或调整镁合金力学性能和加工性能的重要手段。

镁合金的常规热处理工艺有退火和固溶时效两大类。

部分热处理工艺可以降低镁合金铸件的铸造内应力或淬火应力，从而提高工件的尺寸稳定性。

镁合金能否进行热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。

当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。

可热处理强化镁合金 铸造镁合金 Mg-A1-Mn 系（如AM100A ）Mg-A1-Zn 系（如AZ63A 、AZ81A 、AZ91C 和AZ92C等） Mg-Zn-Zr 系（如ZK51A 和ZK61A 等） Mg-RE-Zn-Zr 系（如EZ33A 和ZE41A ）Mg-Ag-RE-Zr 系（如QE22A ）Mg-Zn-Cu 系（如ZC63A ）变形镁合金 Mg-Al-Zn 系（如AZ80A ） Mg-Zn-Zr 系（如ZK60A ） Mg-Zn-Cu 系（如ZC71A ）某些热处理强化效果不显著的镁合金通常选择退火作为最终热处理工艺。

镁合金热处理的最主要特点是固溶和时效处理时间较长，其原因是因为合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢。

由于同样的原因，镁合金淬火时不需要进行快速冷却，通常在静止的空气中或者人工强制流动的气流中冷却。

一、 热处理类型和选择符号意义 符号 意义 F加工状态 T4 固溶处理（然后自然时效） O完全退火 T5 人工时效 H1加工硬化 T6 固溶处理后人工时效 H2加工硬化后退火 T7 固溶处理后稳定化处理 T2去应力退火 T8 固溶处理后冷加工、人工时效 T3 固溶处理后冷加工 T9固溶处理、人工时效后冷加工 铸造镁合金和变形镁合金都可以进行退火（O ）、人工时效（T5）、固溶（T4）以及固溶加人工时效（T6、T61）处理，其热处理规范和应用范围与铸造铝合金的基本相同。

镁合金的扩散速度小，淬火敏感性低，从而可以在空气中淬火；个别情况下也可以采用热水淬火（如T61），其强度比空冷T6态的高。

热处理对变形AZ80镁合金组织和硬度的影响1. 序言介绍热处理在金属材料加工中的重要性，引出本文要探讨的主题：热处理对变形AZ80镁合金组织和硬度的影响。

2. 实验方法简要介绍实验中所采用的样品、热处理工艺，以及金相观察、硬度测试等实验方法。

3. 实验结果从组织和硬度两个方面详细阐述不同热处理条件下变形AZ80镁合金的变化情况，包括显微组织的形貌、相组成和晶粒尺寸等方面，以及硬度的变化趋势。

4. 影响因素分析在现有实验结果的基础上，探究不同热处理条件对变形AZ80镁合金组织和硬度影响的原因，包括热处理温度、时间、冷却速率等因素。

5. 结论总结本文的研究结果和对影响因素的分析，得出对于变形AZ80镁合金的热处理应该选择何种条件，以达到最优的组织和硬度性能。

同时指出相关研究中还需要作出的改进和发展，以进一步探究热处理对其他金属材料性能的影响。

1. 序言金属材料的加工中，热处理是一种常见的处理方式。

热处理过程中，通过加热、保温和冷却等一系列工艺操作，可以改善材料的组织结构和性能。

热处理在工业生产中被广泛应用于各种材料，特别是金属材料。

在当前的工业生产中，镁合金已经成为一种非常重要的材料，因为具有较低的密度、高的比强度、较好的耐腐蚀性等优点，并且是一种可循环利用的绿色材料。

其中，AZ80镁合金是一种广泛应用的高性能材料，它的硬度和抗拉强度都非常高，因此在航空航天、汽车制造、电子电器等领域都有广泛的应用。

然而，AZ80镁合金的加工性能受到组织和硬度等因素的影响，因此需要通过热处理来改善其性能，特别是在变形加工过程中。

本文将探讨不同热处理方法对变形AZ80镁合金组织和硬度的影响，旨在为其在工业生产中的应用提供指导和建议。

2. 实验方法2.1 样品制备选取纯度为99.9%的AZ80镁合金，通过锻造工艺将其压制成大小相同的方块样品。

样品的数量和尺寸均保持一致，以确保实验的准确性。

2.2 热处理工艺根据实验要求，采用不同的热处理方法对样品进行处理。

热处理对AZ80镁合金组织目录1 绪论 11.1 镁合金材料简介 11.1.1 镁合金的性能特点 11.1.2 镁合金的分类及合金元素的作用 11.1.3 AZ80镁合金的应用及研究现状 21.2 镁合金的热处理强化及其原理 41.2.1 退火51.2.2 固溶和时效 51.2.3 镁合金热处理工艺的研究现状 61.3 镁和镁合金的腐蚀与防护71.3.1 镁及其合金的腐蚀机理7.2 镁合金的防护 91.4 本课题研究的意义及内容101.4.1 课题研究的意义 101.4.2 课题研究的主要内容101.4.3 课题研究的主要方法102 实验方法与过程112.1 实验材料112.2 实验仪器112.3 热处理实验122.3.1 热处理原理122.3.2 热处理参数选择 122.4 显微硬度实验122.4.1 显微硬度原理122.4.2 硬度实验过程132.5 金相实验132.5.1 金相试样的制备 132.5.2 金相实验过程132.6.1 XRD实验原理132.6.2 XRD实验过程142.7.1 极化测试和电偶腐蚀的原理14 2.7.2 试样的封装152.7.3 极化曲线测试152.7.4 电偶腐蚀的测试 173 实验结果与分析183.1 硬度实验结果与分析183.2 金相实验结果与分析183.3 XRD实验结果与分析243.4 极化实验结果与分析253.5 电偶实验结果与分析274 结论 30参考文献31致谢331 绪论镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料之一[1],具有较高的比强度、比刚度以及良好的铸造、减震、切削加工和尺寸稳定性等性能,早已引起了兵器工业和汽车工业的注意。

近年来,镁合金及其成形技术的研究应用已取得重要进展,镁合金的材料质量不断提高而生产成本持续下降,随着成形技术的日趋完善,镁合金在民用、航空、航天等领域都有很好的应用前景。

1.1 镁合金材料简介1.1.1 镁合金的性能特点金属镁及其合金是迄今在工程上应用的最轻的结构材料,具有其它金属材料不可替代的优越性,镁合金具有以下几个特点[2-8]:镁合金密度小,是金属结构材料中最轻的金属,可有效降低部件重量,节省能源。

热处理工艺对Mg—Nd—Gd—Zn—Zr镁合金组织和性能的影响摘要：本文主要就是对热处理工艺对于Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金组织和性能的影响进行了分析和研究，经过相关的实验结果可以发现，在采用了比较合适的热处理工艺之后，镁合金的显微组织得到了一定的细化，而且对于镁合金的力学性能也能够得到一定的改善。

关键词：Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金；热处理工艺；显微组织；力学性能在现在的材料研究过程当中，因为镁合金具有比较良好的性能，所以它已经成为了现在研究的一个热点。

在镁合金当中添加微量的稀土金属之后，就可以使得镁合金的高温抗蠕变的能力以及合金的力学性能得到一个比较明显的改善。

稀土元素可以使得镁合金的再结晶过程得到延缓以及使得镁合金的再结晶温度提高，而且稀土元素还能够析出比较稳定的弥散相离子，这样就可以使得镁合金的蠕变抗力以及高温强度都能够得到比较明显的提升。

在添加了适量的稀土元素之后，就可以使得合金的晶粒得到比较明显的细化，从而使得合金的蠕变抗力以及铸造的性能得到比较明显的改善。

现在已经制备了的稀土镁合金材料主要就有Mg-Ce、Mg-Th-Zr、Mg-Y-Nd等体系，本文在进行试验的时候，主要采用的稀土镁合金材料体系就是Mg-Nd-Gd-Zn-Zr，然后对热处理工艺对镁合金材料的组织以及性能的影响进行了分析和研究。

1.进行热处理工艺的实验过程在进行这个实验的时候，采用的材料主要就是Mg-Nd-Gd-Zn-Zr镁合金，而它们的化学成分的质量分数也是按照一定的比例来进行配置的。

在进行实验的时候，要先将镁合金的试样一共分成四组，然后来进行不同的处理。

第一组的镁合金试样为没有经过热处理工艺的铸态合金；而第二组的镁合金试样则是需要经过200℃2小时的热处理；第三组的镁合金试样则是需要经过530℃2小时的水淬在加上200℃2小时的热处理；第三组的镁合金试样则是需要经过530℃2小时的空冷在加上200℃2小时的热处理。

镁合金的热处理与力学性能研究镁合金作为一种轻质高强度材料，具有广泛的应用前景。

但是，由于镁合金的低熔点和高固溶度，使得其在加工和使用过程中容易发生晶粒长大、力学性能下降等问题。

因此，研究镁合金的热处理方法以及其对力学性能的影响，对于进一步提高镁合金的应用性能具有重要意义。

一、热处理方法1. 固溶处理固溶处理是对镁合金进行热处理的一种常用方法。

通过在高温下加热镁合金，使其中的合金元素溶解于基体中，然后在适当的速度下冷却，从而达到改善镁合金组织和性能的目的。

2. 时效处理时效处理是指在固溶处理后，将镁合金在适当的温度下保持一段时间，以促进析出相的形成和组织的稳定。

3. 淬火处理淬火处理是通过将加热至高温的镁合金迅速冷却至常温，以改变其组织和性能的方法。

淬火能够使镁合金中的相转变、晶粒细化，并提高材料的强度和硬度。

二、热处理对力学性能的影响1. 强度和硬度的提高热处理能够减少镁合金中的晶界、亚晶界和位错，促使其晶粒细化，从而提高了材料的强度和硬度。

此外，通过合理的热处理方法，还能促使析出相的形成，进一步提高镁合金的力学性能。

2. 可塑性的改善热处理能够改善镁合金的可塑性，降低其断裂韧性，从而增加了材料的加工性能。

通过热处理使镁合金中的晶粒细化和析出相的形成，能够提高材料的成形能力，减少加工过程中的损伤和断裂。

3. 耐腐蚀性能的提升热处理可以减少镁合金中的含氧化物和含气孔，改善材料的表面质量和耐腐蚀性能。

热处理还能够促使形成致密的氧化膜，提高材料的耐蚀性和耐氧化性。

三、热处理工艺优化的研究针对不同类型的镁合金，研究者通过调整热处理工艺参数，优化镁合金的组织和性能。

例如，通过改变固溶处理温度、时效处理时间和淬火速度等工艺参数，可以实现镁合金力学性能的最佳化。

此外，还可以通过引入微合金元素、添加合适的强化相等方法来改善镁合金的力学性能。

研究者们也通过采用不同的热处理方法结合其他表面处理技术，如电沉积、喷涂等，进一步提高镁合金的耐腐蚀性、磨损性和疲劳寿命等。

西安航空学院
实验报告
课程名称材料创新实验
实验项目名称热处理保温时间对LA91镁合
金硬度的影响
实验学生班级
实验学生姓名
同组学生姓名
实验时间2019.6.24—2019.7.5实验地点材料研究中心
实验成绩评定
指导教师签字年月日
硬度数值。

（6）记录数据
4.3 布氏硬度的测定
（1）调节实验力及加载载荷时间
（2）将试样放置在载物台上，旋转手轮使试样上升至顶住压头，继续旋转手轮至手轮空转，停止旋转。

（3）按下START按钮，压头开始加载，加载时间30秒。

（4）加载结束，反向转动手轮使载物台下降取出试样，
（5）用读数器读出压痕直径，乘于2，查表得出试样的硬度值。

四、实验记录处理
1.金相组织图
图1·编号：1 物镜倍数：200
图2·编号：1 物镜倍数：500
图3·编号：2 物镜倍数：200
图4·编号：2 物镜倍数：500
图5·编号：3 物镜倍数：200
图6·编号：3 物镜倍数：500
图7·编号：4 物镜倍数：200
图8·编号：4 物镜倍数：500
图9·编号：5 物镜倍数：200
图10·编号：5 物镜倍数：500 2.洛氏、布氏、维氏硬度。

镁合金铸态和挤压态组织观察的操作及组织观察一、实验目的1掌握镁合金组织金相制作的方法2了解镁合金的显微组织特征二、概述镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4~5倍，其弹性模量更远远高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量，这点对航空工业，汽车工业，手提电子器材均有重要意义。

镁合金是以金属镁为基，通过添加一些合金元素形成的合金系，通常可分为二元、三元及多组元系合金。

二元系如Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Mn，Mg-RE，Mg-Zr等；三元系如Mg-Al-Zn，Mg-Al-Si，Mg-Al-RE等；多元系如Mg-Th-Zn-Zr，Mg-Ag-Th-RE-Zr等。

因为大多数合金含有不止一种合金元素，所以实际上为了分析问题方便，也为了简化和突出合金中最主要的合金元素，习惯上依据镁与其中的一个主要合金元素，将其划分为二元合金系。

对于AZ31镁合金的腐蚀，早期的研究主要集中在合金元素对腐蚀性能的影响上。

近几年来随着加工及表面处理技术的进步，合金耐蚀性的研究越来越集中在通过新型的加工技术（如快速凝固技术、半固态成型技术等）和表面处理技术（如化学转化、阳极氧化、微弧氧化等）来直接或间接的提高AZ31镁合金的耐蚀性能。

总而言之提高合金耐蚀性的途径主要从以下几个方面入手：减少镁合金杂质含量，提高镁合金的纯度；采用快速凝固、热处理与合金化改性等方法细化合金组织，使成分均匀化。

因此，了解镁合金组织，对于提高镁合金质量、防止镁合金腐蚀有重要的意义。

三、铸态镁合金的组织AZ31镁合金属于典型的亚共晶合金，其凝固区间约为60℃，铸造过程中凝固时间短，冷却速度快，因此无论采用何种方式，其凝固收缩均难以补偿，加之Al元素在镁合金中的扩散速度极慢，凝固过程十分复杂，而镁合金组成相的含量、分布、形态、成分等因素与合金的腐蚀性能密切相关。

镁合金热处理过程中组织与相的变化目录1、概述 (2)2．镁合金热处理过程分析 (2)2.1铸太组织 (2)2.2组织形貌变化 (3)2.3 溶质原子扩散 (3)2.4 枝晶组织球化分析 (3)1、概述镁合金是现代金属结构材料中最轻的一种，以其密度低、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、电磁屏蔽好及价格稳定等优点，近年来在航空航天、仪器制造、国防和电子工业等领域，尤其是汽车工业中获得日益广泛的应用[1]。

镁合金半固态成具有成形温度低、凝固收缩小、缺陷和偏析减少、晶粒尺寸细小、模具寿命延长等优点,被专家学者誉为21世纪新一代新兴金属加工方法。

但是,要实现镁合金的半固态成型，首先必须制备初生相为颗粒的非枝晶组织合金。

国内外研究者常用的枝晶粒化方法为机械搅拌法或电磁搅拌法。

由于机械搅拌法的工艺参数难以控制、搅拌设备易磨损和腐蚀、不适应与高熔点合金和易氧化合金,因此该法很难在工业上推广应用；国外已将电磁搅拌法应用于生产,但该法设备投资大,工艺复杂。

半固态等温热处理作为20世纪90年代开发的一种半固态枝晶组织坯料制备方法，能够在半固态成形前的二次加热过程中直接把原材料锭坯变为半固态非枝晶组织坯料，具有工艺简单、成本低廉等优点[2-3]。

本文采用半固态等温热处理法, 对应用最广泛的AZ91D铸造镁合金进行了研究, 观察了其在半固态等温热处理中的组织和相的变化。

2．镁合金热处理过程分析2.1铸太组织AZ91D 镁合金初生相α相(灰色)以树枝晶形态存在，沿α相不连续分布的白色组织为(α+β)共晶组织。

2.2组织形貌变化随着保温时间的延长，铸态组织中的枝晶臂逐渐消失,由不规则形状向球状转变。

晶界处的共晶组织和晶粒内部的富Al、Zn部分首先熔化，在两个晶粒间以液态薄膜形式存在，在多晶粒交界处以液态熔池形式存在，而在晶粒内部则以小液滴形态存在。

到10 min时，液态薄膜的厚度增加，熔池的体积增大，晶粒完全被液态金属层包围,而晶粒内部开始出现小液滴，初生晶粒全变为近球状的颗粒组织。

新型镁合金的热变形的组织演变行为实验内容及实验方案一、实验内容：研究新型镁合金的热变形的组织演变行为主要包括以下几个方面：1.确定变形温度和变形速率：根据研究的目的和所研究的镁合金的特性，选择相应的变形温度和变形速率。

2.确定试样形状和尺寸：根据研究的目的和所研究的镁合金的应用场景，确定试样形状和尺寸。

3.热变形实验：通过热压实验或热拉伸实验，对镁合金进行热变形，探究不同变形条件下的组织演变行为。

4.金相显微镜观察：对变形后的试样进行金相显微镜观察，研究试样在不同变形条件下的组织演变行为。

5.组织分析：通过组织分析的方法，如显微硬度测试、扫描电镜观察等，研究试样不同位置的组织特征。

二、实验方案：1.实验材料的准备：选择要研究的新型镁合金，并进行试样的制备。

根据不同变形条件和要研究的组织演变行为，决定试样的尺寸和形状。

3.热变形实验：将试样放置在适当的变形装置中，进行热压实验或热拉伸实验。

在实验过程中，根据所选择的变形温度和变形速率，进行相应的操作和监测。

4.金相显微镜观察：在热变形实验后，将试样取出并进行金相显微镜观察。

首先，对试样进行粗磨、细磨、抛光等处理，然后使用光学显微镜观察试样的组织特点。

5.组织分析：对试样的组织特点进行进一步的分析。

可以使用显微硬度测试仪对不同位置的硬度进行测试，以了解试样的力学性能。

也可以使用扫描电镜观察试样的微观形貌，从而进一步分析试样的组织特征。

6.数据处理和结果分析：将实验中获得的数据进行整理和处理，进行结果分析，得出有关新型镁合金热变形组织演变行为的结论，并与已有的研究结果进行比较和讨论。

三、实验注意事项：1.实验过程中应严格遵循实验室的安全操作规范，做好个人防护措施。

2.实验中所使用的仪器和设备应符合相关的标准或规范要求。

3.实验前应检查和保证实验设备的正常运行和安全性。

4.实验中应注意及时记录和保存实验数据，以免遗失或混淆。

5.在实验结束后，应及时清理实验现场，保持实验设备的整洁和安全。

新能源汽车用镁合金的热处理与力学性能随着全球对环境保护和可持续发展的重视不断提高，新能源汽车作为一种绿色出行方式，正逐渐成为汽车行业的主流趋势。

在新能源汽车的制造中，材料的选择至关重要，而镁合金因其优异的性能，在新能源汽车领域的应用日益广泛。

其中，镁合金的热处理工艺对其力学性能的影响更是研究的重点。

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料之一，其密度约为铝的 2/3，钢的 1/4。

这使得采用镁合金制造的零部件能够显著减轻汽车的重量，从而提高能源利用效率，增加续航里程。

然而，镁合金的力学性能在很大程度上取决于其热处理工艺。

常见的镁合金热处理方法主要包括退火、固溶处理和时效处理。

退火处理通常用于消除镁合金在加工过程中产生的残余应力，提高其塑性和韧性。

固溶处理则是将镁合金加热至一定温度，使合金元素充分溶解在基体中，形成过饱和固溶体，为后续的时效处理奠定基础。

时效处理则是在固溶处理后，将合金在一定温度下保温一段时间，使过饱和固溶体分解，析出强化相，从而提高合金的强度和硬度。

在新能源汽车的零部件中，如车身结构件、电池外壳等，对镁合金的强度和韧性都有较高的要求。

通过合理的热处理工艺，可以有效地调整镁合金的微观组织，从而改善其力学性能。

例如，对于 AZ 系列镁合金（如 AZ31、AZ61 等），经过适当的固溶处理和时效处理后，其抗拉强度可以提高 30%以上，同时保持较好的塑性。

然而，镁合金的热处理并非一帆风顺，存在一些需要解决的问题。

首先，镁合金的化学活性较高，在热处理过程中容易与空气中的氧气发生反应，导致表面氧化和燃烧。

因此，在热处理过程中需要采取有效的保护措施，如在惰性气体氛围中进行处理。

其次，镁合金的热处理工艺参数对其力学性能的影响非常敏感。

例如，固溶处理的温度和时间、时效处理的温度和时间等参数的微小变化，都可能导致镁合金力学性能的显著差异。

因此，需要对热处理工艺进行精确控制，以获得理想的力学性能。

为了深入研究新能源汽车用镁合金的热处理与力学性能之间的关系，科研人员采用了多种先进的分析测试手段。