Y及退火工艺对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

　　变形镁合金是目前最轻的结构金属材料，不仅具有较高的比强度和比刚度，而且具有优良的电磁屏蔽性能、散热性能、减震性能和机械加工性能。在3C电子信息产品、汽车、家电以及航天航空等领域得到广泛应用。由于其突出的性能优势和易回收等环保优势，也被称为“21 世纪的绿色工程新材料”[1-2]。

　　制约变形镁合金应用很重要的原因是室温下镁合金只有一组基面滑移系，塑性变形能力差，在加工时常常导致断裂，众多研究者提出多种工艺来提高镁合金的成形性能，其中晶粒细化是提高镁合金材料成形性能的有效途径[4-7]。通过添加稀土Y元素以及优化其退火工艺也是获得高强韧、高成形性镁合金板材的有效途径。但是相关方面[8-12]，尤其是稀土Y元素及退火工艺对轧制镁合金板材组织和力学性能影响的研究报道很少。本文研究不同含量稀土Y元素及不同退火工艺对温轧工艺条件获得的AZ31B变形镁合金薄板材的再结晶行为、显微组织和力学性能的影响，探讨优化Y元素含量及退火工艺来提高AZ31B变形镁合金板材的组织和性能，从而获得高强韧、高成形性镁合金。

　　1 实验材料及方法

　　实验方案中使用的AZ31B变形镁合金板材的化学成分和编号如表1。

　　表1中4种不同成分的镁合金是采用SG2-7.5-10A井式电阻炉和不锈钢坩埚在RJ-2熔剂保护下熔炼获得。整个熔炼过程如下: 将干净的坩埚，预热到600 ℃ 直到变为暗红色; 取出坩埚并向其内壁，底部均匀地撒上RJ-2熔剂，然后依次加入Mg锭、Al锭、Mg-Y合 金、Mg-Mn合金和Zn锭，并将炉温升到740℃保温。在熔炼后期向镁液中通入高纯Ar保护气体进行精炼，通气速度要保证不使镁液飞溅。通气时间约5min; 合金在710℃保温20min后，注入到铸模中成型，以便获得轧制需要的坯料。实验材料经300℃温轧到厚1mm，宽300mm，总变形率为70%。探讨退火温度分为200、250、300和350℃保温60min后 No. 1、No. 2、No.3和No.4四种不同成分合金的组织和性能; 并对300℃退火获得较佳组织和强韧性的No.3合金在不同保温时间:10、30、60和120min进行退火处理，研究其退火时间对组织和性能的影响。

　　将获得的试样进行磨光、水磨和抛光后，采用5g苦味酸、5g醋酸、100ml无水乙醇及10ml蒸馏水所配制的溶液对试样腐蚀大约20s，再经甲醛清洗，吹干等工序之后，使用Carl Zeiss光学显微镜进行显微组织观察分析; 力学性能试验采用MTS810万能试验机测量材料的室温拉伸力学性能。通过金相法获得晶粒尺寸的大小; 采用 JSM6301F 扫描电子显微镜，观察合金断口组织形貌; 采用Dmax1400X型X射线衍射仪，用于合金物相分析，衍射仪具体参数:Cu-Kα射线，管电压40kV，电流100mA。