何运斌, 潘清林, 刘晓艳, 李文斌

(1.中南大学材料科学与工程学院,长沙 410083;2.中南大学有色金属材料与工程教育部重点实验室,长沙 410083)

镁合金是目前工业可应用的最轻的金属材料,具有高比强度、比刚度、优良的减震性、电磁屏蔽性和易回收等特点,被誉为是“21世纪的绿色工程金属材料”[1～4]。ZK60是其中具有前途的变形镁合金之一。由于具有较高的强度,良好的工艺塑性以及可热处理强化等优点使其成为高强高韧镁合金的研究热点之一[5～10]。目前,ZK60变形镁合金铸锭多采用半连续铸造生产,在铸造过程中,由于非平衡结晶在铸造组织中形成了大量的非平衡共晶,会在合金中产生严重的枝晶偏析和区域偏析。麻彦龙等[11]研究表明在铸态ZK60合金中存在大量的沿晶界和枝晶边界断续分布的粗大共晶产物,其主要成分为α-Mg和不规则形状的MgZn相。Shahzad[12]等的研究也表明Mg-Zn-Zr铸态合金中容易在晶界附近形成非平衡共晶相,主要是一些富Zn相和Zn-Zr相。另外基体中主要合金元素处于过饱和状态,在快速冷却过程中,在铸锭内部形成很强的内应力。这种非平衡组织使得合金的塑性加工性能变差,产品的强韧性降低,并增加了各向异性和腐蚀敏感性。因此在塑性加工前,铸态 ZK60合金必须经过均匀化退火,以消除枝晶偏析,使得非平衡共晶溶解,降低内应力,从而改善铸锭化学成分和组织的不均匀性,提高合金的热变形能力。

本研究通过对ZK60镁合金铸态和均匀化过程中合金组织的演变和合金成分的分布规律,得出了优化的均匀化工艺,并导出了合金均匀化的动力学方程,对实际生产具有一定的指导意义。……