时效处理对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织的影响

发布时间：2020-10-19 13:50

　　 为研究时效处理对Mg-Nd-Zn-Zr合金组织的影响,在540℃进行固溶处理保温8 h,在200℃进行时效处理,时效时间分别为10 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、24 h、72 h、240 h、480 h。对合金显微组织进行分析,研究其与时效处理后合金的析出物和硬度的关系。经研究发现,Mg-Nd-Zn-Zr合金的铸态组织中晶粒为等轴状,第二相呈网状分布。经固溶处理后,第二相向内溶解,网状断开。再经200℃时效处理,第二相(β′)原位析出致其更加均匀,使其硬度明显提高。β′相的析出速率呈现先升高后下降的趋势,在时效处理2 h～4 h时硬度达到峰值。到达峰时效后β′相开始向β相转化,β′相为主要合金强化相。
【部分图文】：

由图1a可看出,铸态合金的晶粒呈现出等轴状。合金由基体α-Mg相和离异共晶第二相(Mg41Nd5)构成。这样的共晶第二相的形状呈网状,组织比较粗大,主要分布于晶界处。从图1b中可以看到,在晶粒内部还有一些细小的点状分布相,这些是在凝固过程中在晶粒内部产生的共晶相,主要分布在靠近晶界的位置,晶粒中心区域较少。2.1.2 合金的固溶组织

图3a、3b、3c为合金200 ℃下经过30 min、1 h、2 h时效处理的显微组织。观察到Mg-Nd-Zn-Zr合金时效处理后所得组织与固溶处理后所得组织类似。主要由于合金经过时效处理后元素在晶界与晶内所析出的析出相相对较小,在光学显微镜的观察下由于较小而导致难以观察。在图3中仍可以见花瓣状组织,所以固溶处理时析出的富Zr相仍存在于时效处理之后的组织中。合金在200 ℃时效处理10 min,组织与固溶态相比基本未发生变化,富锆区依然是细小的颗粒组成,密度未发生变化。时效30 min后,有少量的针状组织出现,有研究表明其为时效前期的β″相[11,12]。1 h后富锆区中的颗粒相开始增多,尺寸开始变大,富锆区与α-Mg基体的分界线逐渐明显。时效时间为2 h时,富锆区附近出现明显针状组织。

合金在200 ℃时效处理10 min,组织与固溶态相比基本未发生变化,富锆区依然是细小的颗粒组成,密度未发生变化。时效30 min后,有少量的针状组织出现,有研究表明其为时效前期的β″相[11,12]。1 h后富锆区中的颗粒相开始增多,尺寸开始变大,富锆区与α-Mg基体的分界线逐渐明显。时效时间为2 h时,富锆区附近出现明显针状组织。图4为时效4 h、8 h、16 h、24 h时效组织。当时效时间为4 h时,富锆区大小未发生明显变化,但相比较2 h时效,富锆区析出的针状组织开始增大,同时富锆区内析出相的密度下降,某些部位隐约可见条状组织。可认为时效时间达到4 h时,前期固溶的合金元素已全部析出, 合金内部的析出开始现聚集。当时效时间达到8 h后,大量固溶原子析出,使针状相进一步长大。同时一些细小的析出相也通过合并,并入较大的析出相中,使得析出相弥散程度下降,原本颗粒密集的富锆区中基体区域增大,富锆区外围开始出现较短的条状组织,富锆区与基体的分界线不再明显,开始出现碎化。时效时间达到24 h后,富锆区不再保持原有的形状,而是开始发生聚集现象,从图中可以看到尺寸较小的小团簇出现。析出相的密度进一步下降,从富锆区中可以明显看到有基体相出现。
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本文编号：2847292