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為了確定擠壓態Mg-5Sn-2Si-2Sr合金合適的熱處理方案，分別采用硬度計、X射線衍射儀、力學性能試驗機、光學顯微鏡，研究了該合金經T4(固溶處理)、T5(200℃×12h時效)和T6(固溶+時效)熱處理后顯微組織及力學性能的變化。結果表明:擠壓態Mg-5Sn-2Si-2Sr合金宜采用T5熱處理工藝。經T5熱處理后，在晶界處析出大量Mg2Si強化相，使合金的屈服強度、抗拉強度分別達210.9MPa、257.0MPa，高于擠壓態、T4和T6熱處理工藝下的合金強度。T4熱處理時，固溶強化作用遠小于退火軟化作用，致使合金力學性能的下降。T6熱處理時，析出相及晶粒尺寸的長大使得合金力學性能的提高受到了限制。
鎂合金是目前工業上最輕的金屬結構材料，因其比強度和比剛度高、減振和降噪性能好、可回收和對環境無污染等特點而在汽車、電子、航空航天和國防軍工等領域具有廣闊的應用前景。然而，常規鎂合金的高溫性能低、耐腐蝕性能差以及塑性成形能力不理想限制了其在耐熱部件上的應用。研究表明Si、Sn、和Sr是提高鎂合金耐熱性的有益元素，Si與Mg生成的金屬間化合物Mg2Si相具有高熔點(1085℃)、高硬度(460HV)、低密度(1.93g/cm3)、低熱膨脹系數(7.5×10-6/K)等特點，Sn與鎂生成的Mg2Sn相也有較高的熔點(771.5℃)和較高的硬度(119HV)。而加入堿土元素Sr和Ca能夠細化Mg2Si相。和稀土相比，堿土元素的價格比較便宜，因此國外已經對含堿土元素的Mg-Si耐熱鎂合金進行了大量的應用研究，韓國現代汽車公司和日本Ube工業公司分別開發了Mg-Al-Zn-Si-Ca和Mg-Al-Zn-Si-Sr等合金體系。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金(如擠壓、鍛造、軋制)由于在塑性變形過程中消除了鑄造缺陷，細化了合金晶粒，合金的綜合性能得到大幅度提高。
近年來，Mg-Sn合金系作為耐熱鎂合金受到廣泛的關注。本文以具有較好綜合性能的Mg-5%Sn合金為基礎，研究擠壓態Mg-5Sn-2Si-2Sr合金經固溶(T4)、時效(T5)和固溶+時效(T6)處理后顯微組織和力學性能變化，以期為該合金的實際應用和熱處理工藝的制定提供參考。
1、實驗材料與方法
實驗采用純度為99.9%的金屬Mg、Sn，以及Mg-30%Si、Mg-30%Sr中間合金，按質量分數配制了Mg-5Sn-2Si-2Sr合金，采用井式坩堝電阻爐進行熔煉，熔煉過程中通入N2和SF6的混合氣體進行保護，將鎂錠加熱至700℃完全熔化后，加入純Sn、Mg-30%Si和Mg-30%Sr中間合金，并將溫度調到680℃保溫20min，然后進行人工攪拌，靜置10min后澆注到鑄模中。經光譜分析，鑄錠實際化學成分如表1所示。
表1Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的化學成分(質量分數，%)
澆注完成的鑄錠經過鋸切和車削加工后制備成端面平整的圓柱，其尺寸為127mm×200mm。鑄錠經415℃均勻化退火24h后，在380℃進行擠壓，擠壓筒溫度為400℃，擠壓比為40∶1，擠壓速度1.4m/min。擠壓后的合金棒材采用了固溶(T4)、時效(T5)和固溶+時效(T6)3種熱處理工藝，熱處理制度的確定參照鎂合金相圖，具體見表2。
表2Mg-5Sn-2Si-2Sr合金的熱處理工藝
采用HB-3000B型數顯布氏硬度計測量各種狀態下合金試樣的硬度，載荷62.5N，加載30s，每個試樣硬度測試值為4個，然后取平均值。采用XRD-7000型X射線衍射儀對合金進行物相分析。金相試樣采用草酸+硝酸水溶液腐蝕，并在Neophot-21型臥式金相顯微鏡上進行金相觀察。使用WDW-100型電子萬能試驗機進行拉伸實驗，每種處理態的合金試樣至少測試3個樣品。利用S-3400N型掃描電鏡對斷口進行分析。
3、結論
1)Mg-5Sn-2Si-2Sr合金經過擠壓變形后的組織由于動態再結晶，晶粒得到了細化。擠壓后經過T4(415℃×24h)處理可導致晶粒尺寸長大；在T5(200℃×12h)態下，細小的晶粒間彌散析出Mg2Sn和Mg2Si強化相，T6(415℃×24h+200℃×12h)態與T5態的組織相似；
2)Mg-5Sn-2Si-2Sr合金經過熱擠壓變形后，合金的硬度明顯提高。經過T4處理后，合金硬度較擠壓態有所下降。T5、T6態合金硬度與擠壓態相比有明顯提升。經T5熱處理后，合金的屈服強度、抗拉強度最高，分別為210.9MPa、257.0MPa，高于T4、T6熱處理工藝；
3)擠壓態Mg-5Sn-2Si-2Sr合金宜采用200℃×12h時效(T5)熱處理工藝。
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China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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