1、鎂合金熱處理各位領(lǐng)導(dǎo)、同事們：很榮幸能在這里和大家共同學(xué)習(xí)。感謝公司領(lǐng)導(dǎo)給予我的機(jī)會！我進(jìn)入公司的這兩年多時(shí)間，從事了鎂合金熔煉、鑄造、壓力加工、熱處理等方面的一些工作。今天，僅就自己在鎂合金熱處理方面工作、學(xué)習(xí)的部分收獲及心得，與各位進(jìn)行討論。由于水平有限，錯誤與不當(dāng)處在所難免，請各位不吝賜教。固態(tài)金屬（包括純金屬及合金）在溫度和壓力改變時(shí)，組織和結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，統(tǒng)稱為金屬固態(tài)相變。金屬中固態(tài)相變的類型很多，有的金屬在不同的條件下會發(fā)生幾種不同類型的轉(zhuǎn)變。例如鋼鐵的奧氏體、鐵素體轉(zhuǎn)變。掌握金屬固態(tài)相變規(guī)律及影響因素，采取措施控制相變過程，以獲得預(yù)期組織，從而使其具有預(yù)期的性能。常用的措施包括

2、特定的加熱和冷卻工藝，也就是熱處理。鋼鐵的淬火，為的是快速冷卻以保持其高溫相，從而達(dá)到所需要的性能。對于鎂合金，常采用的熱處理方式包括：均勻化退火（擴(kuò)散退火）、固溶（淬火）（T4）、時(shí)效（T5）、固溶+時(shí)效（T6）、熱水淬火+時(shí)效（T61）、去應(yīng)力退火、完全退火等。這里做以下方面簡要介紹：1. 均質(zhì)化退火，其目的是消除鑄件在凝固過程中形成的晶內(nèi)偏析。那么，晶內(nèi)偏析是如何形成的呢？這個，我們就需要了解結(jié)晶凝固過程，下圖1為鎂合金相圖中最普通的Mg-Al相圖：以AZ61為例，從相圖中我們可以看到，從液相線開始，熔體開始凝固，形核隨著溫度下降開始長大，在每一個溫度點(diǎn)，液相和固相圖1 Mg-Al相圖成

3、分分別對應(yīng)于該溫度時(shí)的液相線和固相線所對應(yīng)的成分。造成了晶粒隨溫度下降而長大過程中的成分不均勻，也就是晶內(nèi)偏析。均質(zhì)化退火，主要作用就是將鑄件加熱到一定溫度，使物質(zhì)遷移作用明顯，消除晶粒內(nèi)濃度梯度。對于固溶、時(shí)效等熱處理手段，更確切的來說，是利用合金元素在基體中溶解度隨溫度變化這一屬性。2. 固溶處理?；w不發(fā)生多型轉(zhuǎn)變的合金系，室溫平衡組織為+，為基體固溶體，為第二相。當(dāng)合金加熱到一定溫度是，相將溶于基體而得到單相相固溶體，這就是固溶化。如果合金從該溫度以足夠大的速度冷卻下來，合金元素的擴(kuò)散和重新分配來不及進(jìn)行，相就不能形核和長大，固溶體中就不可能析出相，而且由于基體固溶體在冷卻過程中不發(fā)生

4、多型性轉(zhuǎn)變，因此這時(shí)合金的室溫組織為單相過飽和固溶體，這就是固溶處理。在鎂合金熱處理中，固溶處理能夠起到一定的強(qiáng)化作用。其強(qiáng)化機(jī)理如下：對于理想晶體，原子以空間點(diǎn)陣形式排布，下圖2所示為金屬原子的二維排布點(diǎn)陣： 圖2理想晶體二維點(diǎn)陣 圖3發(fā)生晶格畸變的二維點(diǎn)陣當(dāng)溶質(zhì)原子進(jìn)入基體后，引起溶劑原子晶格畸變，使原子間距離改變，不再是該溫度下的平衡距離r0，從而原子間相互作用的合力不為零，原子勢能不為零，產(chǎn)生了晶格畸變能，從而使材料在一定程度上得到強(qiáng)化。3. 時(shí)效處理。其本質(zhì)是脫溶或沉淀，也是鎂合金強(qiáng)化的一種有效熱處理方式。時(shí)效是一種手段。脫溶，顧名思義，就是將固溶體中的溶質(zhì)從熔體中脫離出來，沉淀析出

5、。固溶處理后獲得的過飽和固溶體，為亞穩(wěn)過飽和相，有自發(fā)分解的趨勢，若置于足夠高的溫度下時(shí)效，最終將形成平衡脫溶相。脫溶出來的相彌散分布在相基體中，起釘扎作用，阻止材料內(nèi)部滑移、孿晶等的產(chǎn)生，起到強(qiáng)化作用。4. 實(shí)際工作中的熱處理效果。下表1是我們實(shí)際工作中一些鎂及鎂合金擠壓件的典型力學(xué)性能。表1不同鎂（合金）不同狀態(tài)典型力學(xué)性能比較合金狀態(tài)抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)度/MPa延伸率/%純鎂擠壓態(tài)1651058AZ80擠壓態(tài)3432399時(shí)效（T5）3782844固溶+時(shí)效（T6）4142976從上表中我們可以發(fā)現(xiàn)，1）純鎂件，由于基體中沒有固溶引起的晶格畸變，也就沒有晶格畸變能所引起的固溶強(qiáng)化。2

6、）經(jīng)過時(shí)效處理后，由于相在相基體中的彌散沉淀，使材料強(qiáng)度得到提高。3）經(jīng)過固溶+時(shí)效處理后，由于固溶處理可以使相比較充分的溶解，使得相沉淀析出更加均勻，也就是在材料內(nèi)部分布的更加均勻，所以材料強(qiáng)度進(jìn)一步提高。5. 固溶、時(shí)效處理的必要條件。在工作中，我們會發(fā)現(xiàn)，有些鎂合金（例如AZ61、AZ80、AZ91等）可以通過固溶、時(shí)效等手段得到強(qiáng)化，而有些鎂合金（AZ31、AZ40等）則不能通過這些手段進(jìn)行強(qiáng)化，這是為什么呢？可固溶、時(shí)效強(qiáng)化處理的鎂合金應(yīng)至少滿足以下性質(zhì)：1） 該鎂合金材料中，在工作條件下，強(qiáng)化元素含量必須大于其在基體中溶解度，例如，鋁元素在鎂基體中的溶解度為5.5%，也就是說，鋁作

7、為主要合金元素的鎂合金中，鋁含量小于5.5%時(shí)，固溶、時(shí)效處理一般起不到強(qiáng)化作用；2） 該鎂合金材料中，強(qiáng)化元素在溶劑基體中的溶解度，受溫度影響變化明顯，也就是溶解度的溫度敏感性。這個可以從合金相圖相變線的斜度上看出來。具體的這里就不做贅述了。通過相圖分析合金元素溶解度的溫度敏感性，我們可以理論上確定該合金材料的熱處理工藝，再在實(shí)踐中進(jìn)行適當(dāng)修正，可最后確定該材料熱處理工藝。6. 理論聯(lián)系實(shí)踐，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展。我們在技術(shù)中心，有較多的自由支配時(shí)間，可以更好的學(xué)習(xí)理論知識，并進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)；在生產(chǎn)一線，有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。作為技術(shù)人員，必須多下車間、多了解自己在理論上接觸不到的生產(chǎn)中所遇到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，與一線人員多交流、討論，進(jìn)行吸收、分析、總結(jié)，共同探討，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。在某軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，所采用材料為YGB08合金。在以前，生產(chǎn)上認(rèn)為，合金成分控制在牌號所要求的范圍內(nèi)就行了。但是，通過該軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，針對不同的部件、不同的組織、性能要求，必須在牌號要求的大范圍內(nèi)確定小范圍。再比如某客戶對材料性能提出要求，強(qiáng)度要高，達(dá)到380MPa以上，延伸率要低，低于5%。通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)合金元素及其添加