ECAP法制备细晶ZK60镁合金的微观组织与力学性能

铸态、挤压态和快速凝固态ZK60镁合金微观组织及压缩性能王敬丰;魏怡芸;吴夏;潘复生;汤爱涛;丁培道【摘要】Rapid solidified ZK60 magnesium alloy was prepared by copper mold casting. The micro-structure of the as-cast, as-extruded and rapid solidified ZK60 magnesium alloys were analyzed by X-ray diffractometer(XRD) and scanning electron microscope(SEM). The results show that the micro-structure of rapid solidified ZK60 magnesium alloys are refined and MgZn phases in dispersed particles are uniformly distributed in the matrix. In addition, the eutectic microstructure with high Zr content can be found in the matrix. The compression strength of rapid solidified ZK60 magnesium alloys were higher than those of as-cast and as-extruded conditions,e. g. an ultimate strength of 444MPa in rapid solidified ZK60 magnesium alloys.%采用铜模喷铸的方法制备得到快速凝固态ZK60镁合金,并通过X射线衍射仪,扫描显微镜和能谱分析仪对铸态、挤压态和快速凝固态ZK60镁合金的组织结构及相的组成进行表征.结果发现:快速凝固态ZK60镁合金的组织均匀细小,并且样品中弥散分布着颗粒状的MgZn相,除此之外,该合金中还存在尺寸较大的富Zr共晶团.通过压缩实验发现,快速凝固态ZK60镁合金具有高强度,其压缩断裂强度达到444MPa,远高于铸态和挤压态.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】5页(P32-35,41)【关键词】快速凝固;镁合金;压缩性能【作者】王敬丰;魏怡芸;吴夏;潘复生;汤爱涛;丁培道【作者单位】重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TG146.2近年来，随着航空航天及汽车等领域的快速发展，对材料的轻质高强性能提出了越来越高的要求。

镁合金微观组织和力学性能优化设计分析镁合金是一种重要的结构材料，具有很大的应用潜力。

然而，由于其低的塑性变形能力和较高的变形特性，镁合金在实际应用中存在着一些局限性。

因此，对镁合金的微观组织和力学性能进行优化设计分析是非常重要的。

镁合金的微观组织是影响其力学性能的重要因素之一。

常见的镁合金微观组织包括晶粒大小、相分布和相形貌等。

晶粒的细化可以提高合金的强度和塑性，并且有利于防止晶界腐蚀。

因此，一种常用的方法是通过增加合金中的细化相来细化晶粒。

例如，通过添加微量的稀土元素可以形成细小的稀土Mg基化合物，从而细化合金中的α-Mg相。

此外，合金的热处理也可以改善其微观组织。

通过适当的热处理工艺，可以获得均匀的细小晶粒和均一的相分布。

除了微观组织的优化，合金的力学性能也可以通过合金成分的设计进行优化。

常见的合金元素包括Al、Zn、Mn、Ca等。

这些合金元素可以通过与Mg形成亚稳定的化合物来提高合金的强度和塑性。

例如，Al的添加可以形成Mg17Al12相，提高合金的强度。

然而，过多的合金元素添加会导致合金的塑性下降。

因此，在合金成分的设计中，需要考虑合金元素的含量和相互作用，以达到合金强度和塑性的平衡。

在实际设计中，通过合金的热处理和成形工艺可以进一步优化镁合金的微观组织和力学性能。

热处理是指将合金加热到一定温度并保温一段时间，然后快速冷却以改变合金的微观组织。

常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理和退火处理。

固溶处理可以使合金中的溶质原子溶解在基体中，从而提高合金的塑性。

时效处理可以通过形成亚稳定相来提高合金的强度。

退火处理则可以通过改善晶粒形态和晶界特性来提高合金的塑性。

成形工艺包括拔丝、挤压、铸造等，可以通过改变合金的形状和微观组织来提高合金的力学性能。

例如，通过拔丝可以使晶粒形状变细，并且有利于织构发展，从而改善合金的力学性能。

综上所述，优化镁合金的微观组织和力学性能是一项复杂的工作，需要综合考虑合金成分、热处理和成形工艺。

ECAP制备超细晶铜的组织演变、织构特征及力学性能研究ECAP制备超细晶铜的组织演变、织构特征及力学性能研究摘要：超细晶铜是一种具有优异力学性能的材料，在不同应用领域具有广泛的潜在应用价值。

本研究通过等通道转角挤压（ECAP）技术制备超细晶铜，并对其组织演变、织构特征以及力学性能进行了详细研究。

结果表明，ECAP制备的超细晶铜具有良好的织构均匀性，晶粒尺寸明显减小，且晶界弯曲度增加，导致其力学性能显著改善。

1. 引言超细晶材料由于具有良好的塑性变形能力和高强度特性，近年来受到了广泛的关注。

晶粒细化是提高材料强度和塑性的有效方法之一。

等通道转角挤压（ECAP）技术作为一种有效的晶粒细化方法，能够显著降低晶界的能量，从而得到超细晶材料。

在本研究中，我们选取了铜作为研究对象，通过ECAP制备超细晶铜，以探究其组织演变、织构特征和力学性能的变化规律。

2. 实验方法在实验中，我们选取了商用纯铜作为原料。

首先，将铜材加热至950°C，在真空条件下保温30分钟，以消除气体和氧化物的影响。

然后，将铜材通过ECAP模具进行转角挤压，重复挤压过程以增加材料的织构均匀性。

最后，用金相显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对材料的组织演变、织构特征和晶粒尺寸进行分析，用万能试验机对材料的力学性能进行测试。

3. 实验结果与讨论通过金相显微镜观察，ECAP制备的超细晶铜的晶粒尺寸明显减小，且晶界弯曲度增加。

这是因为ECAP过程中的剪切应变导致了晶体的塑性变形，使晶界发生弯曲。

扫描电子显微镜观察结果显示，超细晶铜的织构均匀性较好，没有明显的织构偏好性。

力学性能测试结果显示，ECAP制备的超细晶铜的屈服强度和抗拉强度都有显著提高。

这是由于晶界的存在导致强化效应的出现。

此外，超细晶铜的断裂伸长率也有所增加，说明其具有较好的塑性变形能力。

4. 结论通过ECAP制备超细晶铜，可以有效地实现晶粒细化，并显著改善材料的力学性能。

超细晶铜具有良好的织构均匀性，晶粒尺寸明显减小，且晶界弯曲度增加。