738 軸端擋圈落料、沖孔、沖槽連續(xù)?！救?1張CAD圖】,全套11張CAD圖,738,軸端擋圈落料、沖孔、沖槽連續(xù)?！救?1張CAD圖】,軸端擋圈落料,沖孔,連續(xù),全套,11,十一,cad 在含有稀有元素Mg–Zn–Zr的合金中，加工工藝對(duì)相變的影響 Jitka Pelcov′a ?, Bohumil Smola, Ivana Stul′?kov′a 捷克人民共和國布拉格查爾斯大學(xué)的數(shù)學(xué)和物理教師 Ke Karlovu 5, CZ-121 16, 2005年8月30日被一般承認(rèn)，從2005年12月13日開始校訂，2005年12月15日被接受。 摘要 我們進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查，旨在研究退火對(duì)鎂合金（鎂3%，鋅1%，釹0.5%鋯）在沉淀過程和顯微結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的作用，這種合金是在多種凝固條件形成的。該合金是在有或者沒有后續(xù)擠出的情況下擠壓鑄造和噴霧成形的。在退火溫度從293變到783K的同時(shí)通過相對(duì)電阻率的變化研究相變，對(duì)選定狀態(tài)的顯微結(jié)構(gòu)在透射電鏡技術(shù)顯微鏡下進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 1.介紹 因?yàn)樗麄兙哂刑厥獾膶傩?，例如低密度，高?qiáng)度，良好的機(jī)械加工性和實(shí)用性鎂合金廣泛應(yīng)用于天空，航空，汽車或休閑工具。在穩(wěn)定升高時(shí)因?yàn)樗麄冞m度的機(jī)械延展性，鎂基合金的引用也是有限的。通過使用現(xiàn)代加工工藝（合成物，快速凝固合金，加入納米顆粒）或者使用非傳統(tǒng)的合金元素，像稀土元素可以改良鎂合金。[1]通過減少生產(chǎn)必要的步驟，并且提高微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)化，壓制和宏觀分離的屬性的優(yōu)勢(shì)，噴射成型，作為快速凝固的種加工工藝，是可能降低生產(chǎn)成本的。這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于含鎂3%，鋅1%，釹0.5%鋯的合金研究中。鋅通常作為一種合金元素加入商業(yè)鎂合金中，在過飽和的固體溶液分解過程中，鎂鋅合金的GP區(qū)和亞穩(wěn)態(tài)的MgZn, MgZn2, Mg2Zn3的沉淀物能夠被觀察到。Zr元素能夠細(xì)化晶粒尺寸，并且它還參與相的發(fā)展，這種相可以提高合金的抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性能。大多數(shù)Mg-Zr合金含稀土元素,如鈰,釹和鑭系元素，由于晶界網(wǎng)絡(luò)的形成相對(duì)低的共溶性他們能與鎂形成共晶系統(tǒng)并且提高合金的鑄造性能。連續(xù)合金的開發(fā)能夠使以Mg-Zr為基體的合金的機(jī)械加工性能得到很大的改善[2]. 高溫性能的重大的改進(jìn)使近來許多的合金能夠在高達(dá)537K的溫度下使用而先前的Mg–Zr合金使用溫度才423K[3,4].Mg-Zn-Zr合金(被稱為ZK合金)被廣泛用于商業(yè)因?yàn)樗麄兊膹?qiáng)度高,良好的可塑性和耐腐蝕性[5]. 由于包含的稀土粒子的形成，Luo et al發(fā)現(xiàn)了在Mg–Zn–Zr–RE合金的鍛造過程中，稀土元素具有強(qiáng)化效應(yīng)，在合金擠出的過程中它們能夠抑制抑制的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。[6]. 在中加入3 wt.% 的Nd能夠有效地提高合金的在更高溫度下的屈服強(qiáng)度和極限拉伸強(qiáng)度，最終導(dǎo)致晶粒細(xì)化并且有Mg12Nd 相的形成。如果冷切速率足夠高，在Mg–Zn–RE–(Zr)合金中能夠形成準(zhǔn)晶體 [7] Luo et al最先報(bào)道了在含鋅和釔的鎂合金中Mg–Zn–Y二十面體的準(zhǔn)晶相是呈五重對(duì)稱分布的。從這時(shí)起，Niikura et al. [8] 和 Tsai et al. [9]已經(jīng)用稀有元素 Y , Nd, Sm, Dy, Gd, Tb, Ho and Er合成了一個(gè)二十面體的準(zhǔn)晶體家族。 圖表1 合金成分：Mg-3 wt.% Zn-1 wt.% Nd-0.5 wt.% Zr（名義成分） Alloy Zn [wt.%] REa [wt.%] Zr [wt.%] Mg [wt.%] 擠壓鑄造和擠壓材料4.19 0.98 0.58 94.25 噴射成形材料3.41 1.19 0.38 95.02 噴射成形擠壓材料3.08 0.91 0.32 95.69 稀土元素包含Nd和少量的Y 由于晶界的穩(wěn)定性,更高的耐腐蝕和延展性等，準(zhǔn)晶體的存在能夠提高合金的機(jī)械加工性能，如更高的硬度，更高的熱穩(wěn)定性。在這篇論文提到的工作中，退火溫度達(dá)到783K的同時(shí)，通過相對(duì)電阻率的變化我們研究了Mg-3 wt.%Zn-1 wt.% Nd-0.5 wt.% Zr合金的相變，對(duì)選定狀態(tài)的顯微結(jié)構(gòu)在透射電鏡技術(shù)顯微鏡下進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 2.實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié) 在溫度線性增加的過程中我們用電阻仔細(xì)研究了顯微結(jié)構(gòu)的發(fā)展與相變。阻值測(cè)量的結(jié)果與微觀硬度的測(cè)量結(jié)果一樣，這些顯微硬度也是用阻值測(cè)量的方法測(cè)定的。分析利用透射電鏡(TEM)對(duì)物質(zhì)的選定的狀態(tài)進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)的分析。含Mg-3 wt.% Zn-1 wt.% Nd-0.5 wt.% Zr的合金是在有或者沒有后續(xù)擠出的情況下擠壓鑄造和噴射成形的。熔體在噴射的過程中的溫度是1013K，過程氣體為Ar + 1 vol.%O2。擠壓鑄造是在Ar + 1%SF6的保護(hù)氛圍中進(jìn)行的。以50:1降低溫度在573K溫度下進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的預(yù)熱在623K的溫度下推出。所研究的合金在成分在圖表1中列出。等溫退火時(shí)相對(duì)電阻率的變化取決于在293–783K之間溫度以30 K/30 min的變化。每次退火后淬火于液氮中使退火溫度達(dá)到513K并且在室溫下淬火于水中得到更高的退火溫度。在513K溫度下油浴和在更高的溫度下處于氬保護(hù)氣氛的熔爐進(jìn)行熱處理。每一次加熱之后在電阻率的測(cè)量中使用以首寫字母為H形狀這四個(gè)接觸標(biāo)本。在一個(gè)虛擬的標(biāo)本系列中相對(duì)電阻率的變化_ρ/ρ是通過直流四分法精確到了 圖表2 所研究合金的測(cè)量與計(jì)算密度 合金的測(cè)量密度[kg/m3] 合金的計(jì)算密度[kg/m3] 擠壓鑄造和擠壓材料1828 ± 5 1819 噴射成形材料1598 ± 3 1813 噴射成形擠壓材料l 1813 ± 5 1803 電流換向抑制附加的溫差電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)。在材料選定的狀態(tài)下電阻率的價(jià)值也是在293K進(jìn)行測(cè)量的用以來獲取材料的剩余電阻率，RRR= ρ(293 K)/ρ(77 K)，這不依賴于樣本的形式，也不需增加材料的純度。電阻率的測(cè)量反映了機(jī)械屬性的熱穩(wěn)定性和微觀機(jī)構(gòu)的發(fā)展，微觀硬度HV0.1的變化(維氏硬度0.1 kg的負(fù)載)的測(cè)量也是在這種處理下進(jìn)行的用透射電鏡、電子衍射(ED)和x射線顯微分析儀(EDX)來確定沉淀相的結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征（使用一個(gè)JEOL JEM 2000FX電子顯微鏡和一個(gè)鏈接10000微量分析儀）跟那些測(cè)量電阻率和硬度的樣本制備一樣，透射電鏡樣本也是由等時(shí)退火過程制備的。 3.結(jié)果與討論 注射成形的合金晶粒尺寸一般為1 m物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)密度跟計(jì)算密度在表2中列出。注射成形材料的標(biāo)準(zhǔn)密度和計(jì)算密度的巨大差別表明，材料內(nèi)具有很多孔（大約12 vol.%），這表明材料有很大的脆性。圖表3總結(jié)了材料在指定熱處理狀態(tài)下RRR參數(shù)的測(cè)量值和在精制狀態(tài)下的維氏硬度。注射成形合金的最低硬度測(cè)量值和RRR 參數(shù)也支持空點(diǎn)的存在。對(duì)于在開始階段兩種擠出的合金—擠壓鑄造合金和注射合金的微觀硬度值相對(duì)要些。 圖表3 RRR參數(shù)和微觀硬度HV0.1的值 合金RRR（鑄態(tài)）RRR（最小的電阻）RRR（退火到783 K）HV0.1 噴射成形擠壓材料3.529 (3.823)633K 2.487 95 ± 3 噴射成形材料2.665 – 3.084 52 ± 4 擠壓鑄造和擠壓材料3.120 (3.593)693K 2.672 86 ± 3 圖1. 在多種預(yù)備的狀態(tài)的Mg–Zn–RE–Zr合金中，隨著等時(shí)退火至783K相對(duì)電阻率的變化（噴射和擠壓成型；沒有推出的噴射成型；壓鑄和擠壓成型；壓鑄和二次推出；噴射和二次推出） 在研究的合金中由等時(shí)退火，退火曲線后相對(duì)電阻的變化_ρ/ρ0在圖1中進(jìn)行了比較。注射成形合金的退火曲線表明，電阻在等時(shí)退火到603K時(shí)只有微弱的增加，當(dāng)溫度到達(dá)783K時(shí)連續(xù)下降。這最有可能是由導(dǎo)致基體純凈的沉淀過程造成的，這已經(jīng)由（表3）漸增的RRR測(cè)量值得到了證實(shí)。在兩個(gè)溫度變化范圍內(nèi)（423–543K降低8%,和603–693降低18%K）退火對(duì)注射成形和擠出形成材料電阻的減小影響較大。在鑄態(tài)時(shí)在噴射成型和擠壓成型合金可以觀察到含鋅和Nd的復(fù)合相呈直角的粒子（l_um)集團(tuán),見圖2a。在Mg-Zn-Nd和含有Zr的合金的任何已知的基礎(chǔ)上的相中不能索引到艾德模式 圖表4 測(cè)角儀位置的測(cè)量角度和在他們極點(diǎn)間的角度 位置123 側(cè)向角度_ ?11.0 15.5 0.0 側(cè)向角度_ 1.0 ?7.3 8.0 1 – 27.3 13.0 2 27.3 – 21.3 3 13.0 21.3 – 圖表5 cbco相(在某種程度上)極點(diǎn)間的角度 極點(diǎn)123 極點(diǎn) [1 0 2] [0 0 1] [2 1 6] [1 0 2] – 27.1 13.4 [0 0 1] 27.1 – 21.5 [2 1 6] 13.4 21.5 0 采用來自不同顆粒的四艾德模式建立cbco倒易點(diǎn)陣。cbco相的晶格參數(shù)估計(jì)為a = 0.997 nm, b = 1.149 nm and c = 0.974 nm這種解釋在一個(gè)使單一的粗晶傾斜試驗(yàn)中得到了證實(shí)，這種相的粒子處在等時(shí)退火到543K的噴射成型和擠壓成型的合金中三艾德模式被索引為明確的[1 0 2], [0 0 1] 和 [2 1 6] cbco相的極模式，見圖3.極間測(cè)量和計(jì)算的角度匹配得非常好，在實(shí)驗(yàn)誤差±0.5?之內(nèi)，見圖表4和5。在鑄態(tài)下噴射形成和擠壓成型的材料合金的晶粒中可以觀察到相對(duì)大的位錯(cuò)密度。 在含Y和Zn復(fù)合相的晶粒內(nèi)（約30 nm）和晶界處（約50 nm）的微粒已經(jīng)在這種材料中列出來，見圖2b。在退火到543K后，可以觀察到Cbco相的粗化和錯(cuò)位機(jī)構(gòu)的恢復(fù)，這導(dǎo)致硬度HV0.1略有下降～?(7%)。 圖2. 噴射和擠壓成型的Mg–Zn–RE–Zr合金在預(yù)備狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，（a）Zn–Nd–(Mg)相的矩形微粒的黑色聚集物，（b）包含Y–Nd元素的微細(xì)顆粒。（明視場(chǎng)透射電子顯微鏡） 圖3. 等時(shí)退火到543K時(shí)在噴射和擠壓成型的Mg–Zn–RE–Zr合金中一個(gè)cbco粒子的衍射圖樣。（a）極點(diǎn)[1 0 2]；(b) 極點(diǎn) [0 0 1],(c) 極點(diǎn) [2 1 6] 在退火到693 K后，可以檢測(cè)到細(xì)膩,致密散布的Zn-, Y沉淀物和含有Nd的相（圖表4），這導(dǎo)致在一個(gè)范圍內(nèi)的603-693 K，電阻率有所下降。 在這個(gè)過程中顯微硬度有輕微的上升（～+7%）。 退火到693K后RRR值有所增加，圖表3證實(shí)了由于沉淀過程，對(duì)基體的純度更有效。與非擠壓材料的退火不同，噴射成型和擠壓成型材料退火需要更高的溫度，這導(dǎo)致電阻率比原來的增加了超過25%以上。在噴射成型的材料中可以觀察到電阻率的增加，這支持了在精制狀態(tài)下溶質(zhì)更高程度的濃縮，但是在擠壓成型材料中不成立，擠壓成型材料在573–623 K進(jìn)行熱處理會(huì)出現(xiàn)沉淀。在噴射成型和擠壓成型合金中，電阻率比鑄態(tài)時(shí)的增加最可能是由于合金中包含Nd沉淀的溶質(zhì)和同時(shí)存在Zn–Zr（針狀和橢圓狀）相的沉淀物引起的，這些沉淀在退火到753K在透射電鏡式樣中觀察到，見圖表5. 圖4. 在等時(shí)退火至693K時(shí)，在噴射和擠壓成型的Mg–Zn–RE–Zr合金中Zn–Y相的精細(xì)沉淀物。（明視場(chǎng)透射電子顯微鏡） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在鎂基體中1 at.% Nd對(duì)剩余電阻率的影響相對(duì)較大，(77 n_m/at.% [10], 79.4由于Zr–Zn相的存在這不能僅僅補(bǔ)償在基體中由于Zn 和 Zr溶質(zhì)的損耗而導(dǎo)致的電阻的降低，但是也能導(dǎo)致觀察到的電阻顯著增加。伴隨著壓鑄和擠壓試樣的等時(shí)退火到603K，相對(duì)電阻率的變化可以用輕微連續(xù)的電阻降低值描述(最小值 ?13%)。類似于噴射成型和擠壓成型材料，在更高的退火溫度下（超過633 K），能夠觀察到電阻率顯著的增加（比鑄態(tài)合金的值高過60%）。 有證據(jù)表明在基體中，沉淀相溶解之后溶質(zhì)的濃縮會(huì)增加，這由RRR值（圖表3）的降低得到了證實(shí)。這個(gè)結(jié)果調(diào)用所謂的第二次運(yùn)行的測(cè)量，在這個(gè)測(cè)量中，逐步等時(shí)退火的擠壓材料試樣（噴射成型材料和壓鑄材料）又重新從293 to 783 K等時(shí)退火。 圖5. 等時(shí)退火至753K時(shí)在噴射和擠壓成型的Mg–Zn–RE–Zr合金中包含Zn–Zr的精細(xì)針狀物（明視場(chǎng)透射電子顯微鏡） 在第二次進(jìn)行時(shí)的相對(duì)電阻率的變化（圖表1 虛線）大體上比第一次進(jìn)行時(shí)的大，并且電阻形狀退火曲線相似。這個(gè)結(jié)果清晰地表明等時(shí)熱處理到更高的溫度顯著地抑制加工工藝的影響。 在第二次從室溫到523K等時(shí)退火過程中，由第一次等時(shí)退火到783K產(chǎn)生的過飽和能夠促進(jìn)亞穩(wěn)態(tài)相的發(fā)展。主要的電阻率的降低（513–603 K）表明幾個(gè)沉淀過程是同事發(fā)生的。視電阻率的變化，噴射成型試樣在沉淀過程的溫度范圍不同，大幅擠壓之后同一標(biāo)本暴露再第二次進(jìn)行相同的等時(shí)熱處理。 4.結(jié)論 由噴射成型制備的含Mg-3 wt.% Zn-1 wt.% Nd-0.5 wt.% Zr的合金表現(xiàn)多孔性（約12%），這導(dǎo)致極大的脆性。在623K下擠出消除了這種多孔性并且顯著地改變了等時(shí)退火對(duì)電阻率的影響。新的沒有報(bào)道的包含Zn,Nd 和Mg 的C-基相在噴射和擠壓合金中是以呈直角粒子的團(tuán)聚物呈現(xiàn)的。 在等時(shí)退火過程中，這些團(tuán)聚物變粗糙轉(zhuǎn)變成單一的粒子并且在高溫（753K）下部分溶解。包含微細(xì)，致密的Zn和Y相的沉淀會(huì)導(dǎo)致退火到693K電阻率顯著降低。噴射成型合金等時(shí)退火到783K，壓鑄成型合金在623K擠壓導(dǎo)致沉淀相的溶解并且消除在重復(fù)退火電阻變化的差別。 感謝 特別感覺捷克科學(xué)委員會(huì)的支持。 參考文獻(xiàn) [1] A. Leatham, JOM-e 51 (4) (1999). [2] I.J. Polmear, Light Alloys, third ed., Arnold, London, 1995. [3] L. Duffy, Mater. World (4) (1996) 127–130. [4] C.J. Ma, M. Liu, G.H. Wu, W.J. Ding, Y.P. Zhu, Mater. Sci. Technol. 20(2004) 1661–1665. [5] Z.P. Luo, D.Y. Song, S.Q. Zhang, J. Alloys Comp. 230 (1995) 109–114. [6] W. Wu, Y. Wang, X. Zeng, L. Chen, Z. Liu, J. Mater. Sci. Lett. 22 (2003)445–447. [7] Z.P. Luo, S.Q. Zhang, Y.L. Tang, D.S. Zhao, Scripta Metall. Mater. 28(1993) 1513. [8] A. Niikura, A.P. Tsai, A. Inoue, T. Masumoto, Phil. Mag. Lett. 69 (1994)351. [9] A.P. Tsai, A. Niikura, A. Inoue, T. Masumoto, Y. Nishida, K. Tsuda, M.Tanaka, Phil. Mag. Lett. 70 (1994) 169. [10] P. Vostr′y, I. Stul′?kov′a, B. Smola, J. Kiehn, F. von Buch, Z. Metallkde. 11(1999) 888–891. [11] A.N. Geritsen, Phys. Rev. B 23 (1981) 2531–2535. [12] J. Bijvoet, B. de Hon, J.A. Dekker, Solid State Commun. 1 (1963) 240–273.