熱處理對擠壓變形Mg-12Gd-3Y-0.6Zr耐磨板力學性能及顯微組織的影響

  耐磨板是目前工程機械、礦山、生產等應用中最廣泛的金屬結構材料,具有高硬度、高強度、高韌性、良好的切削加工性以及易回收等優點,另外在汽車、電子、航空航天等領域也具有廣闊的應用前景。Mg-Gd-Y-Zr系耐磨板因為它的高強耐磨性能,越來越受到人們的關注。該耐磨板是典型的熱處理可強化鎂合金,熱處理工藝對該耐磨板的組織和性能有明顯的影響。本文研究了擠壓態Mg-12Gd-3Y-0.6Zr耐磨板經固溶(T4)、時效(T5)和固溶+時效(T6)處理后顯微組織和力學性能變化,以期為該耐磨板的實際應用和熱處理工藝的制定提供參考。

  采用鑄錠冶金法制備Mg-12Gd-3Y-0.6Zr(質量分數,下同)耐磨板。實驗用材料為工業純鎂、鎂釓(30.47%Gd)中間合金、鎂釔(31.72%Y)中間合金和鎂鋯(30.16%Zr)中間合金。在730~750℃熔化,采用CO2+SF6混合氣體保護。澆注成Φ180mm的圓錠,經530℃均勻化退火24h后,在450℃進行擠壓,擠壓比為16∶1。擠壓后的耐磨板進行固溶(T4)、時效(T5)和固溶+時效(T6)三種熱處理。固溶處理時采用70~80℃的溫水冷卻。

  擠壓態Mg-12Gd-3Y-0.6Zr耐磨板在不同熱處理狀態下硬度和強度等力學性能變化明顯。經T5熱處理后其屈服強度和抗拉強度分別達到372、403MPa,也保持一定的塑性,綜合力學性能較佳。盡管T6態的時效強化效果優于T5態合金,但晶粒長大嚴重降低了合金的力學性能,導致T6熱處理的強度和塑性比T5態均有所下降。故在實際工藝生產中,對Mg-12Gd-3Y-0.6Zr擠壓態耐磨板,宜采用T5熱處理方法。