Scripta Mater.：热处理强化Mg-Al-Ca-Mn-Zn合金，兼备优良室温成形性和抗拉强度

【引言】

轻质镁合金是最轻的结构金属之一，在汽车领域中具有广阔的应用前景。然而，在室温下，镁合金的成形性较差、强度较低，因而制约了Mg合金更为广泛的应用。一般来说，拉伸成型性和屈服强度是负相关的，因此难以同时获得高强度和高成形性。另一方面，轻质镁合金时效硬化响应滞后，这两方面的问题共同限制了轻质镁合金的发展。

【成果简介】

近日，日本国立材料科学研究所T.T. Sasaki（通讯作者）团队在Scripta Mater.上发表了一篇题为“A heat-treatable Mg–Al–Ca–Mn–Zn sheet alloy with good room temperature formability”的文章。该研究团队将高纯镁、铝、锌以及Mg–30wt%Ca and Mg–2wt%Mn母合金在氩气气氛中通过感应熔炼炉熔炼，制备得到了Mg–1.1Al–0.3Ca–0.2Mn(AXM100)和Mg–1.1Al–0.3Ca–0.2Mn–0.3Zn(AXMZ1000)合金，继而将其形变热处理，制成10 mm板材。研究人员评估了其拉伸成型性，测定了时效硬化响应，表征了宏观尺度组织与微结构组织，并进行了三维原子探测（3DAP）分析。研究结果表明热处理后的Mg-Al-Ca-Mn-Zn合金具有高强度和良好的室温成形性。

【图文解读】

图一 性能测定

(a) 200℃时效硬化响应；

(b) AXM100与AXMZ1000经T4及T6处理后的拉伸曲线，插图为其杯突值；

(c) 各类合金板的屈服强度-杯突值曲线。

图二 晶体结构分析

经T4处理的AXM100与AXMZ1000电子背散射花样反极图(EBSD IPF)与(0002)方向极图：(a) AXM100合金板； (b) AXMZ1000合金板。

图三 拉伸成形过程中的晶体结构演变

拉伸成形过程中微观结构和织构演变EBSD IPF图与(0002)方向极图：(a) 3.3mm；(b)7.7mm(断裂成形高度)。

图四 微观组织分析

(a) 经T6处理后AXMZ1000的明场透射电子显微图像；

(b) 高分辨透射电镜图像；

(c) 经T6处理后AXMZ1000的三维原子图，本图显示G.P.区具备单原子层结构 ；

(d) 图(c)中框选区域对应的一维成分分布曲线图，该图显示了在G.P.区中富含Al、Ca元素。

【小结】

本文研究表明经T4处理的Mg-1.1Al-0.3Ca-0.2Mn-0.3Zn合金板具有良好的室温成形性，杯突值为7.7mm，经不足1h的T6处理后，强度由144MPa增加到204MPa。通过添加微量锌，形成的较弱四重基面织构有利于大的拉伸成形性。TEM和3DAP表征结果显示经T6处理后，基面上单原子层G.P.区内富含Al和Ca元素，这是强度从144MPa上升至204MPa主要原因。因此，此项发现将促进具有优异室温成形性的“烘烤硬化”高强度镁合金的发展。

文献链接：A heat-treatable Mg–Al–Ca–Mn–Zn sheet alloy with good room temperature formability(Scripta Mater., 24 May, 2017, DOI: 10. 1016/j. scriptamat. 2017. 05. 034)

本文由材料人编辑部陈炳旭编译，赵飞龙审核，点我加入材料人编辑部。

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