文丽华;任忠先;王宝芹;唐玉玲;刘颖;王金玲
【摘 要】利用固相再生方法在挤压比为25∶1的条件下,将ZM6镁合金屑分别在350℃、400℃、450℃和500℃温度下制备成试样,进行微观组织观察和力学性能测试.结果表明:当挤压温度为400℃时,ZM6耐热镁合金没有发生再结晶,合金中金属化合物在挤压过程中被打碎,均匀分布在基体中；当挤压温度为450℃和500℃时,ZM6镁合金发生部分动态再结晶；随着挤压温度的提高,合金的抗拉强度和延伸率提高；在挤压温度为500℃,合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为300.2 MPa、142.9 MPa和30％.合金室温拉伸断口主要表现为穿晶韧窝断裂.
【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(026)001
江西医学院学报
【总页数】4页(P48-51)
【关键词】固相再生;ZM6镁合金;热挤出;组织;性能
【作 者】文丽华;任忠先;王宝芹;唐玉玲;刘颖;王金玲
【作者单位】黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050;黑龙江工程学院机电工程学院,黑龙江哈尔滨150050
【正文语种】中 文
【中图分类】TG146.2;TG376.2布里渊区
金属镁及其合金是目前可应用的最轻的结构材料，其比强度高、比弹性模量高、阻尼减震性好、导热性好、静电屏蔽性好、机械加工性好、密度低（1.74g／cm3），被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯、家电和国防业[1－3]。尽管如此，由于受材料制备、加工技术、抗腐蚀性能以及价格等因素的制约，镁合金的应用远远落后于钢铁和铝合金。21世纪能源和环保问题日益突出，镁合金作为轻质和可回收的材料备受重视。近年来，随着镁合金制品的日益增多，在其生产过程中造成的浪费也大量增多，特别是镁合金压铸生
产，其中只有50%的金属投料最终成为铸件，其余均为工艺废料[4]。所以镁合金的回收将会是镁产业的一个重要研究课题。
回收镁合金的方法包括液态回收技术和固态回收技术。目前基本都采用液态回收技术，但由于镁合金熔液易于氧化燃烧，使该方法操作时复杂且缺乏安全性[5]。而采用固态回收技术就可以很好地解决这一难题。本研究利用固相再生方法制备了ZM6镁合金试样，在成形过程中不需加入覆盖剂，不需要熔融，操作起来安全简单。本文采用一套具有挤压比为25∶1的模具进行试验，通过改变挤压温度制备ZM6镁合金，并对所获得的试样进行微观组织观察和力学性能测试。
甘肃食物中毒1 试验方法
选用哈尔滨东安发动机集团有限公司的ZM6耐热镁合金铸造废料，其合金成分如表1所示，首先把ZM6耐热镁合金铸造废料车削成屑，车削过程中保持镁合金屑的清洁。屑的尺寸长为4～5mm，宽大约为2mm，厚为0.5mm。
表1 ZM6耐热镁合金的化学成分元素 Nd Zn Zr Mn Fe Mg质量分数／% 3.00 0.41 0.42 0.01 0.002Bal.
固相再生ZM6耐热镁合金的制备工艺流程为：准备ZM6耐热镁合金屑→预压制坯料（冷压或热压）→加热到挤压温度并保温→热挤出棒材→材料测试。
预处理成坯料是将车削的镁合金屑装入模具中（预制坯料时上模内有垫片），在液压机上缓慢加载至碎屑被压实成较密实的镁合金坯锭，制作坯锭的过程中压力保持在300～350MPa，保压时间为30s。经过天平称量坯锭密度大约为1.71g／cm3的坯料，即为铸态ZM6镁合金密度（1.92g／cm3）的89.0%，然后将模具中的坯料取出，此过程在室温下进行。
热挤出成型阶段，先将预处理完成的坯料放入自制的具有一定挤压比的模具中，为保证模具之间相互配合的光滑性，在上模的外表面应均匀涂抹润滑剂（5%石墨＋95%机油）。将有坯料的模具放入加热炉中分别加热到350℃、400℃、450℃、500℃，保温20min，然后快速取出模具放到液压机上以相同的挤压速率（0.8mm／s）进行挤压。挤压时在挤压轴前端及四周部分也要均匀涂抹润滑剂，以减小模筒内壁与挤压轴之间的摩擦。
将各挤出棒材沿挤出方向分别截取拉伸及金相试样。拉伸试样按国标GB6397－86制得，试样有效截面直径φ5mm，拉伸方向与挤压方向平行；金相试样则沿纵向和横向截取。
在WDW－200型微机控制电子万能实验机上进行室温拉伸试验，显微组织和拉伸断口组织分别用OLYMPUS－GX71光学显微镜和FEI－SIRION热场发射扫描电镜。
2 试验结果及分析
六龄童章宗义挤压温度是固相再生镁合金的重要参数，它不但影响挤压过程的进行，还影响再生镁合金的组织和性能。低于250℃时，多晶镁的塑性变形仅限于基面｛0001｝＜＞滑移和锥面｝＜＞孪生，变形时只有3个几何滑移系和2个独立滑移系，易在晶界处产生大的应力集中，ZM6镁合金屑与屑之间结合较差[6－7]。
挤压温度高于250℃时，温度升高增加了原子振动的振幅，最密排面和次密排面的差别减少，使附加角锥滑移面｛｝、｛｝启动，这时塑性大大提高；同时由于发生回复、再结晶而造成的软化，也会使镁合金具有较高的塑性。本试验选取的挤压温度分别为350℃、400℃、450℃、500℃。
2.1 挤压温度对组织的影响
不同挤压温度下获得的固相再生棒材如图1所示。图1（a）为挤压温度350℃，挤压比为25
王立人∶1所获得的试样，坯料没有被挤出，镁合金屑热压在一起，由于在350℃以下挤压，ZM6耐热镁合金的塑性变形能力较差，难以成型。图1（b）是在挤压比为25∶1，固相再生温度分别为400℃、450℃和500℃的条件下所获得的试样，试样挤出长短不同并不是因为温度不同引起的，而是由于在挤压过程中，部分料被挤压到上模和下模之间的缝隙中，导致一部分料被浪费。
图1 不同挤压温度下获得的固相再生试样（a）350℃ （b）400℃、450℃和500℃
不同挤压温度下，固相再生ZM6耐热镁合金显微组织如图2所示。在ZM6耐热镁合金中，Nd、Zr合金元素使再结晶温度提高，当热挤压终了温度低于再结晶开始温度时，合金没有发生再结晶。从图2（a）中可以看出，化合物破碎，而且均匀分布在α－Mg基体中，没有发现再结晶组织，这就是所谓的低于再结晶温度下的冷变形。从图2（b）和2（c）中可明显看出部分再结晶组织和变形的纤维状组织。动态再结晶通常开始于旧晶界处，新的晶粒又在正在长大的再结晶边界形核长大，这样就形成了再结晶的增厚带，与原始晶粒相比，再结晶晶粒直径较小，显微组织呈现出变形的大晶粒和动态再结晶的小晶粒共存的现象，形成了一种典型动态再结晶结构[8－9]。
当挤压温度为500℃时，晶粒较挤压温度为450℃时均匀，因为随着挤压温度升高，合金中原子热振动及扩散速度增加，位错的滑移、攀移、交滑移及位错节点脱锚比低温时更容易，动态再结晶的形核增加，同时晶界迁移能力增强，有利于镁合金动态再结晶的发生[10]。随着挤压温度的提高，合金化合物破碎的程度增大。
图2 不同挤压温度下固相再生ZM6耐热镁合金垂直于挤压方向的显微组织（a）400℃ （b）450 ℃ （c）500℃
2.2 挤压温度对力学性能的影响
图3为不同挤压温度和不同加工状态下固相再生ZM6耐热镁合金的抗拉强度和屈服强度。从图3可知，固相再生ZM6耐热镁合金的室温抗拉强度、屈服强度和挤压温度有着密切关系。随着挤压温度的提高，固相再生ZM6耐热镁合金的抗拉强度从232.2MPa上升到300.2MPa，屈服强度从125.4MPa上升到142.9MPa。
图3 不同挤压温度下固相再生ZM6镁合金的强度
图4 是不同挤压温度和不同加工状态下固相再生ZM6耐热镁合金的延伸率。从图4可知，合
金的延伸率随着挤压温度的提高而提高。与静态再结晶一样，动态再结晶的形核也需要一个临界变形程度，只有当实际变形程度超过临界变形程度时，动态再结晶才能发生。此外，变形程度对动态再结晶的晶粒尺寸也有很大的影响。挤压温度提高，变形程度增大，晶粒内的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使再结晶晶粒形核数目增多，晶粒细化，延伸率提高。
2.3 试样拉伸断口形貌
图5是在400℃挤压下，固相再生ZM6镁合金试样的拉伸断口。在断口表面可明显地观察到许多韧窝，在韧窝底部有一些第二相粒子。通过能谱分析，这些粒子是含有Nd的金属化合物，能谱分析结果如图5（b）所示。
图4 不同挤压温度下固相再生ZM6镁合金的延伸率
图5 在400℃挤压下固相再生ZM6镁合金试样的拉伸断口形貌（b）能谱分析
图6是挤压温度分别为450℃、500℃下获得的固相再生试样室温拉伸断口形貌。当挤压温度为450℃时，断口主要表现为穿晶韧窝断裂。在断裂面之间，有许多弯曲的撕裂痕。在
同性恋是怎么回事断裂平面可看到微裂纹，如图中箭头所示。韧窝要比挤压温度400℃下再生试样断口的韧窝多而且深。当挤压温度为500℃时，从图6（b）中可看到，撕裂痕长而且弯曲，也可看到微裂纹。韧窝变得更大、更深，宏观表现为塑性提高。断裂方式为滑移韧窝断裂。
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