流变压铸AM60镁合金在固溶处理过程中的组织演变

　　为缓解日益严峻的能源短缺以及人类对环境保护的日趋重视，减轻结构件重量对航天、航空、电子和通讯等行业，尤其是交通运输工具显得尤为重要。作为最轻的金属结构材料，具有比强度、比刚度高，导热、导电性较好，同时兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，易于加工成型，废料容易回收，镁合金从而成为目前国内外重新认识并积极开发的一种新型环保材料，是21世纪最具生命力的绿色材料，镁合金因质轻和能量衰减系数大等优点而逐渐引起汽车等制造行业的广泛重视[1-5]。

　　但由于高强镁合金组织在α-Mg晶界分布有连续网状的β-Mg17Al12铝镁金属间化合物[6]，限制了镁基金属通过晶界转动诱发二次滑移系的变形机制的启动，使AM60等高强镁合金均表现出脆性断裂特征，进而限制了其开发应用。由Mg-Al相图[7]可知，理论上铝含量小于12%的Mg-Al系合金高温时铝原子可全部固溶于α-Mg中而没有分布于晶界的一次析出β相，在固溶冷却及时效中固溶于α-Mg中的Al原子将受扩散限制而只能与邻近的Mg原子结合成二次β相弥散析出于晶内，这种β相将强化基体又不限制通过晶界转动诱发二次滑移系启动的形变机制，达到合金强韧化的目的。研究表明[8-10]，通过均匀化退火或固溶可使Mg-Al合金组织中的β-Mg17Al12相发生数量、形态上的改变，或者利用时效处理可使β-Mg17Al12相从固溶处理所形成的α-Mg过饱和固溶体中重新析出，以提高材料的力学性能。由于半固态成形技术是一门跨力学、传热学及流体力学等多学科的成形技术。因此，有关半固态成形技术目前还是主要集中在合金的流变特性、半固态浆(坯)料的制备、成形工艺参数等方面[11]，然而对半固态流变压铸成形AM60镁合金的热处理方面的研究相对较少。鉴于此，本文对半固态流变压铸成形AM60镁合金热处理后的组织，进行了观察，分析，以及合金在热处理过程中β-Mg17Al12相的溶解及产生的固溶强化作用进行分析和探讨，为后续研究改善镁合金的性能提供依据。

　　1 试验材料及方法

　　本试验所使用试验材料为商用AM60镁合金。其合金化学成分见表1。试验时，首先，将合金放入预的石墨坩埚中，在7.5kW井式坩埚电阻炉中将其熔化，当合金熔体的温度达到熔炼温度720℃时，用1%(质量分数)C2Cl6对合金熔体进行精炼、除气，之后进行扒渣和静置处理。在静置过程中，用热电偶对合金熔体进行测温，当熔体温度降低到700℃时，向合金熔体中加入5%的孕育剂，搅拌5s之后将合金熔体浇到多流股斜流板上端，经过斜流板分流和汇流后流出，在斜流板底部浆料出口处，用预热的坩埚承接合金浆料，并一起送入箱式保温炉中进行保温，保温温度为595℃ ，保温时间为8min，用以得到半固态浆料( 本文采用一种新的制浆工艺，即自孕育法[12](Self-inoculationmethods)制备镁合金半固态浆料。然后，将经过保温后的浆料倾倒入压铸机的压室进行压铸成形。本次试验所采用的成形设备为DAK450-54冷室卧式压铸机，压铸过程中所采用的参数压射速度为0.5m/s，模具温度为250℃，压室温度为590℃。在半固态浆料的保温过程中，向保温炉中通入氩气以防止合金浆料的氧化。在压铸件上，选取合理位置，将试样制成10mm×10mm×7mm试样进行试验、分析。