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本文综述了镁合金的特点、应用现状及发展方向,介绍了Mg-Zn系合金的研究进展。利用光学显微镜、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜以及力学性能测试等手段,分析和讨论了Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金的显微组织特征和时效析出行为,以及固溶时效处理和合金元素Zr、RE对组织与力学性能的影响。
铸态Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金的显微组织主要由基体Mg和沿晶界分布的平衡及非平衡共晶组织MgZn(MgZn、MgZn2)合金相和MgRE合金相(Mg17Ce2、Mg12Ce、Mg17La2、Mg12Nd)组成；380℃均匀化处理后,合金晶界组织发生了改变,晶内得到净化,部分非平衡MgZn二元共晶相溶解,晶界组织也变得细化和均匀化。450℃固溶处理后,合金晶界组织发生明显改变,大部分非平衡共晶MgZn二元合金相组织溶解,MgRE二元合金相有所聚集、粗化,局部区域MgRE二元合金相与Mg基体相互分离,呈颗粒状分布,而晶内Zn浓度有所提高。固溶后经120℃、150℃、180℃时效处理后,合金晶界组织形态变化不大,合金晶内的析出相主要是MgZn2和MgZn相,主要呈细针状分布,晶内析出相的含量随时效时间的延长而逐渐增多。其中MgZn2相是Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金时效强化相的主要析出相。Zr主要在晶内以单质形式出现,起着异质形核核心和细化晶粒的作用,对组织没有其它影响。Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金的时效硬化曲线显示：分别在120℃×16h、150℃×24h和180℃×12h达到硬度峰值,其中在150℃时效24小时后达到最高72HV。对Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金的室温拉伸性能测试表明：铸态下合金的力学性能不佳(σb=259.8MPa、δ=5.1％);均匀化处理后合金的抗拉强度下降,塑性稍微增加(σb=227.1MPa、δ=6.3％);固溶处理后,合金的力学性能得到显著改善(σb=253.3MPa、δ=12.5％);150℃时效24h后,合金抗拉强度增升高到了305.6MPa,塑性略有降低(σb=305.6MPa、δ=10.9％)。对Mg-5Zn-0.6Zr-1RE镁合金的拉伸断口分析表明：铸态下,合金的断口主要由撕裂棱和极少量解理台阶组成,显示为解理和准解理断裂机制的脆性断裂；均匀化态合金的断口特征为由大量解理台阶和少量韧窝组成的混合型断口：固溶态和时效态合金的断口特征为由解理台阶和较多量韧窝组成的混合型断口。