热处理对Mg-Sm变形镁合金组织与性能的影响

镁合金是目前工业上应用的最轻的金属结构材料，它具有高的比强度和比刚度、优良的阻尼减震性能、高的尺寸稳定性、高的热导率、优良的电磁屏蔽性能和优良的机械加工性能等优点，被广泛应用于汽车、电子、3C等相关行业。提高镁合金的力学性能是继续扩大其应用范围的一个关键因素。稀土元素由于具有独特的核外电子排布，表现出独特的性质。在冶金过程中它可以起到净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐腐蚀性能等作用，因而日益得到研究人员的重视。稀土元素Sm相比其他稀土元素具有独特的斜方结构，Sm在镁中的最大固溶度为5.7%(质量分数)。本文以Mg-Sm合金为研究对象，研究稀土Sm对合金显微组织和力学性能的影响和热处理条件对合金组织和力学性能的影响，以期为进一步研究该合金的组织性能与工艺的相互关系提供实验参考。

　　所用原材料为镁锭(纯度为99.9%)和稀土元素Sm(纯度为99%)，所有原料装炉前均要进行干燥处理。熔炼了三炉合金，其中Sm的含量分别为：1.0%，2.0%，3.0%。配料时考虑合金元素的实收率。镁合金熔炼在井式坩埚炉中进行，熔炼过程采用1%SF6(体积分数)+99%CO2混合气体对合金液进行保护。当合金液温度达到浇注温度(700℃)时，浇注到预热至200℃的金属型模具中。对铸锭用350t的挤压机进行正向挤压，由Φ60mm挤压到Φ16mm，挤压温度为400℃。对挤压后的棒材分别进行T4(525℃×8h，水冷)、T6(T4处理后分别经200℃和225℃时效)和T5(200℃时效)处理。

　　当镁锭中加入稀土元素Sm时，组织中有呈粒状的第二相，随Sm含量的增加(1.0%～3.0%)，第二相体积分数增加。Sm对于镁具有较好的固溶强化效果，Mg-Sm系合金的时效强化主要来源于脱溶相与位错的交互作用，当脱溶相细小弥散分布时，强化效果好。对挤压态Mg-Sm系合金，直接时效(T5处理)可以得到形变强化和时效硬化的双重作用，使合金呈现良好的综合力学性能。