固溶时效处理对触变成形AZ91D镁合金组织和性能的影响研究

　　镁合金作为一种绿色环保合金，由于其自身具有密度小，比强度、比刚度高，尺寸稳定及电磁屏蔽性好等特点[1]，近年来在汽车、航空、通讯、电子、运动器材等领域得到了广泛的应用，其年增长率超过20%[2]。

　　镁合金的性能取决于合金成分和组织结构，故改变合金成分或改善合金组织结构已成为提高镁合金性能的有效方法，主要有以下三种途径[3-6]：一是优化铸造工艺参数和加工条件，二是添加合金元素改善合金组织，三是对合金进行热处理。通过对合金进行热处理不但可消除铸件的内应力及一些铸造缺陷，还可改善镁合金的组织和成分分布。本文以触变成形AZ91D镁合金为研究对象，研究固溶时效处理对其组织变化及力学性能的影响。

　　1　试验部分

　　1.1　合金的熔铸

　　将AZ91D镁合金(含有9.1% Al、0.8%Zn、0.15%Mn，其余为Mg)置于封闭的变功率坩埚电阻炉内熔炼，并通入SF6与N2或Ar的混配气体进行保护，同时严格控制熔炼温度。在合金熔炼之前，先将5#钢制坩埚放入井式电阻炉中加热至暗红后，在坩埚底部均匀撒上一层粉末状的RJ—2溶剂，再放入原料进行熔炼。待合金熔化后，在合金液表面撒上RJ—2溶剂以防合金液氧化，溶剂用量为原料质量的1%～2%。待合金溶清后扒渣并撒上覆盖剂，使合金液表面形成连续的覆盖层，升温至720℃后扒渣并进行精炼(精炼剂用C2Cl6，加入量为合金质量的2%～3%)，以精炼勺上下搅动直至液面呈镜面为止。扒渣静置后浇入预热至300℃的模具中，即得AZ91D镁合金棒料。

　　1.2　合金的触变成形

　　将合金棒料放入箱式电阻炉中进行等温热处理以获得半固态非枝晶坯料，此过程通入氩气保护，加热温度585℃，保温时间90min;模温为350℃，压制成100mm×40mm×14mm的铸态板形件。将板形件加工成抗拉试棒(d=6mm)和立方试样(a=12mm)，分别进行抗拉强度、硬度和金相组织的检测。

　　1.3　合金的固溶时效处理

　　将触变成形后的铸态板形件试样放入恒温箱式电阻炉中进行固溶时效处理，用DWK—702温控仪精确控制炉温，误差不超过±1℃。固溶工艺条件为：415℃下保温24h，取出立即放入80℃热水中淬火;固溶+人工时效工艺条件为：固溶后放入200℃恒温箱中分别进行4、8、12、16、20、24、28、30、32h时效处理。固溶时效处理所得样品经抛光及含4%硝酸的酒精腐蚀后采用金相显微镜观察组织。

　　用硬度计测试样品的维氏硬度，测试载荷294N，加载时间30s，每个试样测试三个点取平均值。试样在Instron810万能试验机上进行室温抗拉强度测试，加载速率2mm/min。用Hitahi S—520型扫描电镜观察试样的拉伸断口。