镁合金热处理组织观察
ZA54镁合金热处理工艺研究3
另外，镁合金在加热炉中应保持中性气氛或通入保护 气体以防燃烧。本论文是通过固溶处理和固溶处理+ 人工时效对ZA54进行热处理，再通过金相显微镜观察 显微组织得出实验结论。 固溶处理 镁合金经过固溶处理后不进行人工时 效( T4)可以同时提高抗拉强度和伸长率,并获得最大的 韧性和抗冲击性。由于镁合金中合金元素的扩散较慢, 因而需要较长的加热保温时间以保证强化相充分固溶。 镁合金砂型厚壁铸件的固溶时间最长,其次是薄壁铸件 或金属型铸件,变形镁合金的最短。由于合金元素的扩 散和合金相的分解过程缓慢,所以镁合金的淬火敏感性 低,淬火时不需要快速冷却,可以在静止的空气中或者 人
T6处理 依次为ZA54在350℃固溶处理 10h、20h、30h、40h后，进行175℃+16h时效处理后的组织
结 论
• 铸态的ZA54镁合金主要以-Mg固溶体为基体，且沿 晶界分布着不连续的网状β 相，这种网状物大大 影响镁合金的力学性能。 • 经过固溶处理后，有部分β 相明显溶入固溶体中， 并且固溶时间越长溶入固溶体的量越多，并有明 显的晶界出现。随着固溶时间的增加，晶粒有明 显的长大趋势。使镁合金的力学性能降低。随着 固溶温度的增加，β 相溶入固溶体中的速度加快。 在一定的固溶时间里相对升高温度越有利于增加 镁合金的力学性能。随后固溶时间的增加，晶粒 有长大趋势。
请各位老师批评与指正
老师你们辛苦了
谢谢！
• 固溶处理经过时效后，有部分β 相明显溶入固溶 体中，。随着固溶时间的增加β 相溶入固溶体中 过饱和，β 相又以细小弥散方式析出。 • 固溶处理温度升高经过时效后，晶界的连续性增 强，随着固溶时间的增加晶粒细化并且均匀化， 随着固溶时间增加晶粒有明显的长大趋势。向力 学性能不利的一面蔓延。 综上所述，经过固溶处理和时效处理相对比。 热处理提高镁合金的性能，不但与固溶处理的时 间有关，而且与温度有关。随着固溶时间的增加 镁合金的性能越好，到达一定时间性能开始下降。 随着固溶温度的升高性能逐渐升高，到达一定温 度力学性能开始下降。
镁合金的热处理
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
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
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
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。
AM60B镁合金等温热处理过程中的组织演变
如图 3, 当炉内温度达到 620 , 加热 30 m in, 合 金组织与 610 加热 60 m in时的组织相似。加热 60
m in时晶界上的共晶组织已经全部熔断, 并且液相较 高, 呈现良好的球化组织, 晶粒也比较圆整。
如图 4, 当炉内温度达到 630 , 由于温度较高, 在 20 m in时, 试样的液相率已经超过固相率, 固相组 织展现出很不规则的形状。加热 30 m in时, 固相颗粒
第 39卷 第 1期 2010年 2月
有色金属加工 NONFERROUS METALS PROCESS ING
Vo l 39 No 1 Feb ruary 2010
AM 60B镁合金等温热处理过程中的组织演变
王瑞权, 张大华, 张军宝
( 兰州理工大学材料科学与工程学院, 甘肃兰州 730050)
摘 要: 借助于液淬技术、光学显微镜和电子显 微镜, 考察了等温热处 理技术制备 AM 60B 镁合金非枝 晶锭料
事镁合金半固态触变成型技术的研究。
片, 图中初生相 相 (白色 ) 以树枝晶形态存在, 沿 相不连续分布的灰黑色组织为 ( + ) 共晶组织。图 1b所示为 AM 60B 镁合金共晶组织以及少量的 A Ml n 相的显微扫描照片, 图中白色部分为连续分布的共晶 M g17 A l12, 颗粒状的为 A Ml n相。由图可见, 共晶组织 M g17 A l12粗大且聚集, 呈团簇状或块状分布在 枝晶 界面上 [ 6] 。 2. 2 等温热处理过程的组织演变与分析
变得很细小, 但是, 其圆整度很差。加热 60 m in时, 随 着一部分较小的颗粒熔化的同时, 晶粒也发生了合并 现象, 较多的液相将 长大的固相颗粒分散悬浮其中,
不同退火条件下AZ31镁合金的组织和硬度分析
从 图 3 (c) 可 以 看 出 ， 当 在 较 低 温 度 (250 ～
(a)280 ℃×3 h
(b)400 ℃×3 h
(c)280 ℃×7 h
(d)400 ℃×7 h
×160
×160
×160
×160
图 3 AZ31 经不同完全退火工艺处理后的微观组织(苦味酸腐蚀) Fig.3 The microstructure of AZ31 after relief annealing at 350 ℃for 15 min and different full annealing processes
2 实验结果与分析
2.1 完全退火工艺对组织的影响 镁合金的热处理分为退火和固溶强化。 因
AZ31 镁合金中 Mg17Al12 强化相较少，固溶强化效 果不明显，所以通过退火改善组织是最佳选择。为 此， 采用去应力退火与完全退火相结合的方法优
《热加工工艺》 2009 年第 38 卷第 4 期
9
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
(b)
×50
×160
图 1 AZ31 在 350 ℃×15 min 去应力退火+350 ℃× 3 h 完全 退火后的微观组织(氢氟酸腐蚀)
Fig.1 The microstructure of AZ31 after relief annealing at 350 ℃ for 15min and full annealing at 350 ℃ for 3 h
实验所用材料为轧制 AZ31 镁合金， 其化学 成 分 ( 质 量 分 数 ，%) 为 ：3.3Al，0.28Mn，0.6Zn， 余 为 Mg。 试样尺寸为 10 mm ×10 mm ×2 mm。 试验所用 热处理设备为 SX-5-12 型箱式电阻炉， 加热过程 中用 SO2 气体保护。热处理工艺方案如表 1 所示。 热 处 理 后 的 试 样 用 海 鸥 4X1 型 金 相 显 微 镜 和 HMV-2T 型显微硬度计及图像分析测试系统对金 相和硬度进行分析。
镁合金AZ80的差热分析及凝固组织观察
AZ80 Ma gne s ium Alloy
AI Xiu-la n, YANG J un, QUAN Ga o-fe ng （Lia oning Ke y Ma te ria l La bora tory for Ra ilwa y, Da lia n J ia otong Unive rs ity,
·482·
ห้องสมุดไป่ตู้
铸造
FOUNDRY
Ma y 2009 Vol.58 No.5
镁合金AZ80的差热分析及凝固组织观察
艾秀兰，杨 军，权高峰
（大连交通大学辽宁省轨道交通关键材料重点实验室，辽宁大连 116028）
摘要：利用差热分析 （DSC） 和在不同温度下加热-急冷，并结合金相组织观察方法研究AZ80镁合金的凝固相变温度及
关键词：AZ80镁合金；差热分析；凝固组织演变 中图分类号：TG146.2+2 文献标识码：A 文章编号：1001-4977 （2009） 05-0482-04
Diffe re ntia l The rma l Ana lys is Diffe re ntia l S ca nning Ca lorime try
共同组成。而从430 ℃急冷到室温所得试样的金相组织 中可看到，α （Mg） 固溶体尺寸变大，且在其周围有一 些黑白相间的组织，这是未完全熔化的离异共晶，有的 α已被打碎，表明此温度下β已开始熔化。加热温度继续 升高，从440 ℃急冷到室温得到的试样金相组织中α （Mg） 固溶体周围的黑白相间的细枝晶组织增多 （图 2c）。从以上显微组织的观察可知，430 ℃已经进入共晶 反应温度阶段，也即开始熔化温度。发生以上变化主要 原因是，温度低于共晶熔化温度时，主要是离异共晶中 的β相向基体组织的扩散溶解；当温度达到共晶熔化温 度时，扩散剩余的低熔点共晶组织首先发生熔化，并强 化了液固相界面处的溶质扩散，造成固相表面与已熔化 的共晶组织成分接近。这种扩散的结果导致固相表面的 熔点降低，同时也使固相表面处本来就不稳定的原子获 得足够的能量向液相中迁移；加热温度高于共晶熔化温 度时，扩散更容易进行，枝晶或固相颗粒在已形成的液 相的侵蚀或熔渗作用下开始熔化或分离成“岛”状颗粒 悬浮在液相中。另外，在相变驱动力作用下，固相枝晶 根部或其他固相晶粒组织凸起部分的熔点低于固相其他 部分，因此被液相侵蚀溶解 （熔渗），并且枝晶根部极有 可能被熔断，形成细小的悬浮固相颗粒[8]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
般会发生再结晶和晶粒长大，所以温度不能过高，时间不能太长。
AM60、AZ61、AZ60、AZ31镁合金经热轧或热挤压退火后组织得 到改善。
去应力退火（T2）既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、
成形、校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或铸锭 中的残余应力。
3
金属热处理原理、工艺及设备
—— 镁合金热处理组织观察
一、实验目的
1、观察和分析镁合金的热处理组织；
2、了解镁合金常用的热处理工艺，以及热处理工艺对 镁合金组织、性能的影响。
二、概述
1、镁及镁合金的特性
※比重轻 镁(1.74) 铝(2.70) 铁(7.87)； ※比强度和比刚度 比铝、钢高；
※良好的阻尼减震性能；
温度：单级时效180℃/5h
组织：晶粒内部析出第二相Mg17A112增多，起到明显弥散强化的作 用，使得合金硬度、强度得到大幅度提高。
3、AZ91镁合金(Mg-9%Al-1%Zn)
铸态组织 基体α-Mg和β-Mg17A112析出相组成，其中Mg17A112绝大部分呈粗大 的枝晶分布在晶界，只有少量的颗粒状Mg17A112分布在晶内。 均匀化退火 温度：400℃；退火时间：5h、10h；
工时效。沉淀强化是镁合金强化(尤指室温强度)的一个重要机制。在合金中， 当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生时效强化。
（3）固溶处理＋人工时效(T6)
固溶淬火后人工时效可以提高镁合金的屈服强度，但会降低部
分塑性，这种工艺主要应用于Mg-Al-Zn和Mg-RE-Zr合金。 进行T6处理时，固溶处理获得的过饱和固溶体在人工时效过程
※优良的导电、导热性能； ……
被誉为二十一世纪绿色工程材料
2、镁的合金化
镁的合金化原理，主要是通过加入合金元素，产生固溶强化、过剩相强化、
沉淀强化和细晶强化，以及提高合金的抗蚀性和耐热性能。常用合金元素主
要是铝、锌、稀土金属、锂、银、锆、钍、锰及微量镍等。
3、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。有的热处理 工艺可以减小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，而有的热处理工艺可以使镁合金产生强化。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。
2、AZ80镁合金(Mg-8%Al-0.5%Zn)
挤压态 挤压条件：挤压温度：350℃，挤压比：25；
组织：发生动态再结晶，晶粒细小，伴随大量Mg17A112第二相（黑 点）。
固溶态 温度：420℃/1h ； 组织：晶粒粗大，第二相明显减少，被过饱和的固溶进α-Mg 基体。 处理后，强度一定程度的下降，而塑性有很大地提高。 时效
一般情况下，首先将合金加热到固溶线以上一定温度保温足够时间，获得 均匀的单相固溶体，快冷到室温得到过饱和固溶体，整个过程称为固溶处理。 镁合金经过固溶处理后可以提高伸长率，获得最大的韧性和抗冲击性。
（2）人工时效(T5)
将合金加热到固溶线以下某一温度保温一段时间，实现脱溶分解，称为时 效。
部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固溶处理或退火而是直接进行人
中发生分解并析出第二相。
不同镁合金系其热处理工艺不同，不同类型工件其热处理工艺 也不相同。
三、实验内容
1、AZ31(Mg-3%Al-1%Zn)
原始态：平衡组织，等轴晶粒；
轧制态：变形量10%，晶粒内部有大量孪晶； 退火态 去应力退火：150℃，1h，晶粒内部仍然有孪晶； 再结晶退火：300℃，1h，发生再结晶，晶粒细化。
镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。
3.1 热处理工艺选择
镁合金基本热处理类型的符号见下表所示： 镁合金热处理类型的选择取决于镁合金的类别（即铸造镁合金或变形镁 合金）以及预期的服役条件。
3.2 退火
变形镁合金根据使用要求和合金性质，可采用高温完全退火（O） 和低温去应力退火（T2）。 完全退火（O）可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化 效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工。完全退火时一
组织：第二相的数量和形态发生了很大变化，随着退火时间的延长，枝晶 偏析减少，第二相数量也减少，分布变得越均匀。
四、实验方法
（1）仔细观察所列试样，研究每个样品组织特征；
（2）描绘试样显微组织的示意图；
五、实验报告
（1）描绘镁合金的热处理组织形貌； （2）试详细分析镁合金的不同热处理工艺的特征及意义。