镁合金热处理简介

1、镁合金热处理各位领导、同事们:很荣幸能在这里和大家共同学习。感谢公司领导给予我的机会！我进入公司的这两年多时间，从事了镁合金熔炼、铸造、压力加 工、热处理等方面的一些工作。今天，仅就白己在镁合金热处理方面 工作、学习的部分收获及心得，与各位进行讨论。由于水平有限，错 误与不当处在所难免，请各位不吝赐教。固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结 构会发生变化，统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多， 有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。例如钢铁的奥氏体、铁素体转变。掌握金属固态相变规律及影响因素，采取措施控 制相变过程，以获得预期组织，从而使其具有预期的性能。常

2、用的措 施包括特定的加热和冷却工艺，也就是热处理。钢铁的淬火，为的是 快速冷却以保持其高温相，从而达到所需要的性能。对于镁合金，常采用的热处理方式包括：均匀化退火（扩散退火）、 固溶（淬火）（T4）、时效（T5）、固溶+时效（T6）、热水淬火+时效 （T61）、去应力退火、完全退火等。这里做以下方面简要介绍：1. 均质化退火，其目的是消除铸件在凝固过程中形成的晶内偏 析。那么，晶内偏析是如何形成的呢？这个，我们就需要了解结晶凝 固过程，下图1为镁合金相图中最普通的 Mg-Al相图：以AZ61为例，从相图中我们可以看到，从液相线开始，熔体开 始凝固，形核随着温度下降开始长大，在每一个温度点，液相

3、和固相图1 Mg-Al相图成分分别对应于该温度时的液相线和固相线所对应的成分。造成了晶 粒随温度下降而长大过程中的成分不均匀， 也就是晶内偏析。均质化 退火，主要作用就是将铸件加热到一定温度，使物质迁移作用明显，消除晶粒内浓度梯度。对于固溶、时效等热处理手段，更确切的来说，是利用合金元素 在基体中溶解度随温度变化这一属性。2. 固溶处理。基体不发生多型转变的合金系，室温平衡组织为a+ 6, a为基体固溶体，6为第二相。当合金加热到一定温度是，（3 相将溶于基体而得到单相a相固溶体，这就是固溶化。如果合金从该 温度以足够大的速度冷却下来，合金元素的扩散和重新分配来不及进 行，6相就不能形核和长大

4、，a固溶体中就不可能析出6相，而且由于基体固溶体在冷却过程中不发生多型性转变，因此这时合金的室温组织为a单相过饱和固溶体，这就是固溶处理。在镁合金热处理中, 固溶处理能够起到一定的强化作用。其强化机理如下：对于理想晶体，原子以空间点阵形式排布，下图2所示为金属原子的二维排布点阵:图2理想晶体二维点阵图3发生晶格畸变的二维点阵当溶质原子进入基体后，引起溶剂原子晶格畸变，使原子间距离 改变，不再是该温度下的平衡距离0,从而原子间相互作用的合力不为零，原子势能不为零，产生了晶格畸变能，从而使材料在一定程度 上得到强化。3. 时效处理。其本质是脱溶或沉淀，也是镁合金强化的一种有效 热处理方式。时效是一

5、种手段。脱溶，顾名思义，就是将固溶体中的 溶质从熔体中脱离出来，沉淀析出。固溶处理后获得的过饱和固溶体， 为亚稳过饱和相，有白发分解的趋势，若置于足够高的温度下时效， 最终将形成平衡脱溶相。脱溶出来的6相弥散分布在a相基体中，起 钉扎作用，阻止材料内部滑移、率晶等的产生，起到强化作用。4. 实际工作中的热处理效果。下表1是我们实际工作中一些镁及镁合金挤压件的典型力学性表1不同镁（合金）不同状态典型力学性能比较合金状态抗拉强度/MPa屈服强度/MPa延伸率/%纯镁挤压态1651058AZ80挤压态3432399时效（T5）378P 2844固溶+时效（T6）4142976从上表中我们可以发现，1

6、）纯镁件，由于基体中没有固溶引起 的晶格畸变，也就没有晶格畸变能所引起的固溶强化。2）经过时效处理后，由于6相在0C相基体中的弥散沉淀，使材料强度得到提高。3）经过固溶+时效处理后，由于固溶处理可以使6相比较充分的溶解， 使得6相沉淀析出更加均匀，也就是在材料内部分布的更加均匀， 所 以材料强度进一步提高。5. 固溶、时效处理的必要条件。在工作中，我们会发现，有些镁合金（例如 AZ61、AZ80、AZ91 等）可以通过固溶、时效等手段得到强化，而有些镁合金（AZ31、AZ40等）则不能通过这些手段进行强化，这是为什么呢？可固溶、 时效强化处理的镁合金应至少满足以下性质：1）该镁合金材料中，在工

7、作条件下，强化元素含量必须大于其在基体中溶解度，例如，铝元素在镁基体中的溶解度为 5.5%,也就 是说，铝作为主要合金元素的镁合金中，铝含量小于 5.5%时，固溶、 时效处理一般起不到强化作用；2）该镁合金材料中，强化元素在溶剂基体中的溶解度，受温度影响变化明显，也就是溶解度的温度敏感性。这个可以从合金相图相 变线的斜度上看出来。具体的这里就不做赘述了。通过相图分析合金元素溶解度的温度敏感性，我们可以理论上确定该合金材料的热处理工艺，再在实践中进行适当修正，可最后确定 该材料热处理工艺。6. 理论联系实践，促进生产发展。我们在技术中心，有较多的白由支配时间，可以更好的学习理论 知识，并进行一些实验；在生产一线，有着丰富的实践经验。作为技 术人员，必须多下车间、多了解白己在理论上接触不到的生产中所遇 到的经验教训，与一线人员多交流、讨论，进行吸收、分析、总结， 共同探讨，更好的为生产服务。在某军工产品的生产中，所采用材料为 YGB08合金。在以前， 生产上认为，合金成分控制在牌号所要求的范围内就行了。但是，通 过该军工产品的生产实践发现，针对不同的部件、不同的组织、性能 要求，必须在牌号要求的大范围内确定小范围。再比如某客户对材料性能提出要求，强度要高，达到 380MPa以 上，延伸率要低，低于5%。通过实践经验，我们发现合金元素及其 添