热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响

魏杰¹，王渠东^1,2，叶兵^1,2，蒋海燕^1,2，丁文江^1,2

1. 上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心和金属基复合材料国家重点实验室

摘 要：使用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、硬度测试和拉伸性能测试等方法,研究了热处理对真空压铸NZ30K镁合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:铸态合金的宏观组织分为表层区和心部区,表层区组织由细小α-Mg等轴晶和分布在晶界的Mg12Nd组成,心部区组织则由细小α-Mg等轴晶、粗大预结晶组织（ESCs）和分布在晶界的离异共晶Mg12Nd组成。在固溶处理过程中心部区晶粒的长大比表层区更为显著,晶界迁移速率与晶粒尺寸不均匀呈正相关性,满足晶粒长大模型v=M0exp （-Q/RT） A （1/D1-1/D2）。合金的优化热处理工艺为540℃×6 h+200℃×8 h。与铸态合金（UTS=186.0±1.5 MPa,YS=131±2.5 MPa,EL=6.6±0.4%）相比,峰值时效态合金的抗拉强度和屈服强度分别提高到了223.6±4.1 MPa和172.8±2.9 MPa,但延伸率降低到了4.2±0.3%。其强度的提高主要得益于时效析出的片状纳米β"相能够有效地阻碍位错在基面上的滑移。铸态和热处理态合金的表层区断裂模式均为韧性断裂,而心部区的断裂模式在铸态下为准解理断裂、在固溶态下为解理断裂、在峰值时效态下为准解理断裂。

关键词：金属材料;NZ30K镁合金;固溶时效处理;微观组织;晶粒生长模型;力学性能;