Ce对往复挤压-低温正挤压Mg-Zn-Ce合金组织和力学性能的影响

发布时间：2019-08-13 10:47

【摘要】：在Mg-6Zn合金中添加0.6%、1%和2%Ce(质量分数),联合往复挤压和低温正挤压细化Mg-Zn-Ce合金组织,利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析合金中相组成和组织演化,测试合金的室温力学性能。结果表明:Mg-6Zn-0.6Ce合金中主要化合物为Mg_4Zn_7相,Mg-6Zn-1Ce和Mg-6Zn-2Ce合金中主要化合物为T-(MgZn)_(12)Ce相。往复挤压合金经动态再结晶而细化,晶粒尺寸随Ce添加量增加而变小,分别为20.6μm、16.5μm和9.1μm。低温正挤压时,合金再次发生动态再结晶而再次细化,晶粒尺寸分别为2.0μm、8.6μm和1.9μm。Mg-6Zn-0.6Ce合金力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为266.4 MPa、312.4 MPa和12.8%。合金的优良性能是由细晶强化、颗粒强化和固溶强化的共同作用造成的。
【图文】：

3338中国有色金属学报2015年12月图1Mg-Zn-Ce合金XRD谱Fig.1XRDpatternsofMg-Zn-Cealloys铸态Mg-Zn-Ce合金组织由α-Mg树枝晶和枝晶间的网状金属间化合物(白色区域)组成(见图2)，基体晶粒尺寸随Ce含量增加并没有明显细化，平均尺寸约为30μm。用图形软件分析发现金属间化合物(白色区域)面积分数随Ce含量的增加而变大，Mg-6Zn-0.6Ce、Mg-6Zn-1Ce和Mg-6Zn-2Ce的分别为3.6%、3.8%和5.0%。使用EDX对晶界上化合物进行分析，结果表明，Mg-6Zn-0.6Ce合金化合物EDX谱(见图2(a′))中ZnLα峰最强，MgKα峰强度中等，，ZnKα和Kβ峰强度较弱，化学成分为Mg-45.7%Zn-0.8%Ce(摩尔分数)。EDX分析中当颗粒尺寸较小时基体对测试结果有较大影响，Zn的真实含量应高于45.7%，结合相关文献和XRD分析结果可以确定化合物可能为Mg4Zn7相。Mg-6Zn-图2铸态Mg-Zn-Ce合金SEM像和金属间化合物EDX谱Fig.2SEMimagesandEDXspectraofintermetallicsinMg-Zn-Cealloys:(a),(a′)Mg-6Zn-0.6Ce;(b),(b′)Mg-6Zn-1Ce;(c),(c′)Mg-6Zn-2Ce

第25卷第12期杨文朋，等：Ce对往复挤压低温正挤压Mg-Zn-Ce合金组织和力学性能的影响33391Ce合金中化合物EDX谱(见图2(b′))中ZnLα峰最强，MgKα峰次之，CeLα和Lβ峰较弱，其化学成分为Mg-27.4%Zn-5.6%Ce，与T-(MgZn)12Ce相成分接近。Mg-6Zn-2Ce合金中化合物EDX谱(见图2(c′))中MgKα峰最强，ZnLα峰次之，其化学成分为Mg-21.8%Zn-5.9%Ce，接近T相成分。与Mg-6Zn-1Ce合金中T相成分相比，Zn含量减少。经过往复挤压，3种合金发生了充分的动态再结晶(见图3)，组织由均匀的等轴晶组成，不存在未再结晶区域。Mg-6Zn-0.6Ce合金晶粒相对粗大，平均晶粒尺寸为20.6μm。随着Ce添加量的提高，晶粒尺寸逐渐细化，Mg-6Zn-1Ce合金晶粒平均尺寸为16.5μm。Mg-6Zn-2Ce合金晶粒已细化至9.1μm。铸态合金晶界上网状的金属间化合物经往复挤压被破碎为细小颗粒，但并未均匀分散，仍呈网状分布特征。由于最后图3往复挤压Mg-Zn-Ce合金组织Fig.3MicrostructuresofreciprocatingextrudedMg-Zn-Cealloys:(a)Mg-6Zn-0.6Ce;(b)Mg-6Zn-1Ce;(c)Mg-6Zn-2Ce的镦粗作用，破碎颗粒有弱流线分布趋势，流线方向垂直于挤压方向。往复挤压试样经过低温正挤压后基体再次发生了完整的动态再结晶，组织再次细化(见图4)。Mg-6Zn-0.6Ce合金晶粒非常细小，平均尺寸为2.0μm。然而低温正挤压合金晶粒尺寸演化规律与往复挤压合金不同，随着Ce添加量的提高，晶粒并未进一步细化，反而粗大化。Mg-6Zn-1Ce合金平均晶粒尺寸为8.6μm。当Ce添加量为2%时，晶粒再次明显细化，平均晶粒尺寸为1.9μm。图4中灰黑色颗粒为破碎的金属间化合物颗粒，平行于挤压方向呈显著的流线分布特征，化合物颗粒尺寸均在3μm以下，但分布并不均匀。利用TEM观察显微组
【作者单位】： 河南理工大学材料科学与工程学院;
【基金】：中国博士后科学基金资助项目(2013M541973) 河南理工大学博士基金资助项目(B2015-14);河南理工大学金属材料及加工工程学科发展基金资助项目 河南省矿业工程重点实验室开放基金资助项目(MEM14-4)
【分类号】：TG146.22;TG379

【参考文献】

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本文编号：2526074