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ZK60合金是一种高强镁合金。本文系统地研究了ZK60合金添加Y,Nd,Ag和Ca等合金元素对合金熔铸,均匀化退火,挤压和时效等工艺性能的影响,通过组织及性能检测和在熔铸、均匀化、挤压和时效的工艺性能评价,确定了合金元素对ZK60合金工艺性能的影响规律。
试验表明:稀土元素Y,Nd和Ca可以在镁合金熔体表面形成致密的氧化膜,具有较强的熔体保护作用,提高了铸造过程的稳定性,提高了铸锭的表面质量。
DC铸造、电磁振荡铸造和低频电磁铸造三种工艺比较表明:低频电磁铸造具有强制熔体流动的作用,与DC铸造和电磁振荡铸造相比,均匀了凝固中温度场,更能有效抑制ZK系镁合金的热裂倾向。
ZK60及添加微量元素的ZK60镁合金铸锭合理的均匀化工艺为:ZK60、ZK60+0.2Ca,和ZK60+0.5Nd镁合金可采用380℃×24h:ZK60+1Y、ZK60+1Nd、ZK60+1Y+1Nd、 ZK60+1Y+0.5Ag镁合金可采用380℃×24h+430℃×12h。
合金三次挤压后的工艺评价表明:稀土元素Y,Nd及合金元素Ag提高了挤压材表面质量,提高了再结晶的程度。
未添加合金元素的ZK60合金,在挤压态和T5态下,具有较高的室温屈服强度、延伸率和屈强比。这种合金具有高塑性和高屈服强度,容易压力加工。添加1mass%的Nd和复合添加1mass%Y和Nd时,会明显提高ZK60合金的室温屈服强度和屈强比,而室温抗拉强度与ZK60合金相当,合金的塑性有所降低,但仍高于10%,这两种合金的综合力学性能好,容易加工。
基于本文研究的结果,建议制备ZK60合金时,添加适量的Y与Nd,采用低频电磁连铸,采用本研究提出的双级均匀化退火工艺及挤压工艺,可以显著提高合金的成材率和性能。