摘要
镁合金被认为是最有前途的结构材料，具有广阔的发展前景。液态压铸成形是制备镁合金铸件常用方法，但由于镁合金化学性质活泼，高温下易氧化燃烧一定程度上制约了镁合金发展，而半固态成形技术为解决该问题提供了新的思路。改善镁合金性能主要有热处理及微合金化两种方法，但目前镁合金半固态压铸研究多以AZ系等牌号合金为对象，这些合金热处理强化弱的缺点使半固态压铸件可热处理的优势无法充分发挥。Mg-Zn-Cu系镁合金具有优秀的时效强化效应，本文在Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn合金基础上添加Cr元素进行微合金化，期望开发出一种适合半固态成形技术进行压铸且其半固态压铸件具备较强的时效强化的高强韧镁合金。本文使用OM、XRD、SEM、TEM和显微硬度测试等方法得出： 对Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn合金进行Cr的微合金化后，铸态合金微观组织得到明显改善，晶粒细化，枝晶尺寸降低合金成分偏析减弱，同时提高了铸态合金的显微硬度。在Cr元素添加量为0.1wt.%时，对合金组织优化效果最佳，合金显微硬度也达到了56.2HV。铸态Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-xCr合金主要由α-Mg基体与MgZn2、CuMgZn相构成，并未有含Cr相产生。 探索了不同工艺参数的等温热处理法制备Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-xCr合金半固态锭料过程中合金组织转变规律及机理。发现在Cr元素含量为0.1wt.%时，合金非枝晶组织尺寸最为细小均匀。Mg-7Zn-1Cu-0.1Mn-0.1Cr合金在经过580℃等温热处理30min时获得最佳非枝晶组织，其固相颗粒平均尺寸，形状因子和固相率均达到最小为：45μm、1.37和65%。获得的半固态非枝晶组织主要由固液两相构成。固相有初生α1-Mg与次生α2-Mg两种，液相有分布在固相颗粒四周共晶熔池与包含在固相颗粒内部的“小液池”两种。合金在进行等温热处理时主要经过枝晶快速粗化合并、组织分离、球化，晶粒合并粗化四个阶段。 对合金进行T4、T6热处理，发现铸态实验合金与半固态实验合金最佳固溶工艺均为在410℃保温24h，铸态合金在160℃保温32h时达到峰值时效，显微硬度为86.4HV，半固态合金在160℃保温28h时达到峰值时效。铸态合金峰时效沉淀析出相一种为垂直于{0001}Mg基面棒状β1′，另外一种为平行于{0001}Mg基面的板状或圆盘状β2′。半固态峰时效时观测到新的垂直于{0001}Mg基面析出的板条状β2′。半固态峰时效析出相密度高于铸态峰时效时析出相密度，因此半固态峰时效时效硬化效果更好。铸态实验合金时效与半固态实验合金时效析出顺序均为：SSSS→G.P.区→β′相→β相。其中垂直于{0001}Mg基面的β′相对合金时效强化起主要作用。
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