1、Mg-Al-Zn鎂合金是目前使用最廣泛的鎂合金系列之一，但阻礙該系合金進(jìn)一步應(yīng)用的主要問題有:①鑄造鎂合金(如AZ91D等)的高溫抗蠕變性能差，長期工作溫度不能超過120℃，無法用于制造對高溫蠕變性能要求高的零部件；②變形鎂合金(如AZ31等)的常溫塑性加工性能差，無法滿足不同場合的使用要求。為了解決Mg-Al-Zn鎂合金目前存在的問題，人們正從合金化、晶粒細(xì)化、熱處理和熔體處理等方面對該系合金展開研究，以期開發(fā)出高性能的新型Mg-Al

2、-Zn鎂合金。由于合金組織決定性能，因此研究Mg-A1-Zn鎂合金在不同條件下合金相的形成和轉(zhuǎn)變規(guī)律對于高性能新型Mg-Al-Zn鎂合金的開發(fā)意義重大。 本文采用金相分析、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDS)分析、X-衍射分析(XRD)等實(shí)驗(yàn)手段，研究了不同Al、Zn含量的Mg-Al-zn合金組織中合金相種類、形態(tài)、數(shù)量和分布的變化規(guī)律，選定一種韌度較高，綜合性能較好的合金(Mg-5％Al-4％Zn(wt％))作為研究的基礎(chǔ)，同時

3、研究了Mg-Zn-Y-Mn球形準(zhǔn)晶對選定的Mg-5％Al-4％Zn(wt％)合金組織和性能的影響，以期為高性能新型Mg-Al-Zn基鎂合金開發(fā)過程中合金相的控制以及化學(xué)成分和工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供組織控制依據(jù)。 本文研究結(jié)果表明: Mg-Al-Zn鎂合金的鑄態(tài)組織由初生相α-Mg和第二相組成，其中第二相的形態(tài)主要有骨骼狀、塊狀、顆粒狀和片層狀等形態(tài)，其大多分布在晶界處，少量分布在晶內(nèi)；Al、Zn含量變化對Mg-Al一Zn基鎂

4、合金中化合物的數(shù)量和分布有非常明顯的影響，當(dāng)Al或Zn含量增加時，初生相α-Mg減少，而化合物的數(shù)量明顯增多，并變得連續(xù)；在Mg-5％Al-X％Zn(X≥3)合金中，隨著Zn含量的提高，τ(Mg32(Al,Zn)49)相逐漸增多，φ(Al2Mg5Zn2)相逐漸減少。Mg-5％Al-4％Zn(wt％)鑄態(tài)綜合性能較高:韌度14.3J/cm2，強(qiáng)度155.7MPa，布氏硬度65.53。 通過設(shè)計(jì)正交回歸實(shí)驗(yàn)，得出了Y和Mn含量與單位

5、面積內(nèi)準(zhǔn)晶尺寸以及數(shù)量的二次回歸關(guān)系式，繪出直觀的三維圖，綜合金相組織形貌，結(jié)果顯示:在Mn含量確定的情況下，準(zhǔn)晶的數(shù)量隨著Y含量的增加而增加；Mn的含量對準(zhǔn)晶的數(shù)量影響較小，但較少的Mn可以從一定程度上促進(jìn)準(zhǔn)晶的生成，反之Mn的含量過高則抑制準(zhǔn)晶的形成；Mn、Y含量二者的交互作用對準(zhǔn)晶尺寸影響較大，Mn的含量如果相對較低，那么Mn作為準(zhǔn)晶生長核心的作用比較突出，但球化效果不足，準(zhǔn)晶數(shù)量多，但尺寸大，當(dāng)Mn元素相對含量較高時，造成界面不

6、穩(wěn)定，又促使準(zhǔn)晶向花瓣?duì)钌L，尺寸也大。當(dāng)Y添加量3.9％～4.0％，Mn 4.0％～4.3％(wt％)時，獲得的準(zhǔn)晶較好。 Mg-5％Al-4％Zn(wt％)合金中加入Mg-Zn-Y-Mn中間合金之后，合金凝固后的鑄態(tài)組織由α-Mg相+τ(Mg32(Al,Zn)49)相+ψ(Al2Mg5Zn2)相+i(Mg45Zn47Y3Mn5)相組成；鎂基準(zhǔn)晶中間合金的加入不僅使基體組織細(xì)化，而且使τ(Mg32(Al,Zn)49)相由網(wǎng)狀分

7、布變?yōu)閿嗑W(wǎng)分布，甚至顆?；?；合金的室溫和高溫(200℃)力學(xué)性能得到了大幅度的提高，當(dāng)加入2.5％的MZYM后，合金的沖擊韌度提高了28.2％，達(dá)到18.3J/cm2:加入3.5％的MZYM后，合金的抗拉強(qiáng)度提高了16.4％，達(dá)到了181.2MPa；加入5.5％的MZYM后，合金的高溫(200℃)抗拉強(qiáng)度較AZ54母合金提高了18.1％，達(dá)到了166.5 MPa。 對添加準(zhǔn)晶中間合金后的AZ54合金熱處理研究結(jié)果表明:經(jīng)T4處理

8、后，τ(Mg32(Al,Zn)49)相和φ(Al2Mg5Zn2)相部分固溶于α-Mg基體中，準(zhǔn)晶顆粒相在形貌上沒有太大變化；經(jīng)T6熱處理后，合金組織中重新析出τ(Mg32(Al,Zn)49)相，但其數(shù)量、尺寸與形貌有所不同，準(zhǔn)晶中間合金的加入延長了τ(Mg32(Al,Zn)49)相的析出時間，而且抑制了τ(Mg32(Al,Zn)49)相的非連續(xù)析出；經(jīng)T6熱處理后，合金的室高溫力學(xué)性能明顯提高，室高溫(200℃)抗拉強(qiáng)度分別比鑄態(tài)合金提