微量元素对Mg-8Sn合金微观组织的影响规律及变质机制

发布时间：2020-12-07 21:14

　　Mg–Sn系合金共晶温度高、共晶相Mg2Sn热稳定性好,被认为是实现镁合金高温应用的较佳选择之一。然而,传统重力铸造条件下的共晶Mg2Sn相尺寸粗大且呈现为联网状的层片形貌,导致共晶Mg2Sn常作为裂纹萌生与扩展位置,恶化了Mg–Sn合金的力学性能,同时也为后续热处理与变形带来困难。因此,为保证Mg–Sn合金的强塑性,必须对Mg–Sn合金的微观组织进行调控。微量元素变质具有稳定、高效、成本低与操作简单等优点,非常适用于调控Mg–Sn合金的铸态的微观组织。近年来,研究人员的侧重点在微量元素对Mg–Sn合金的力学性能、时效析出与变形行为的影响,而针对微量元素调控Mg–Sn合金的凝固组织与细化变质共晶Mg2Sn的研究较少。理想的凝固组织是实现Mg–Sn合金强韧性提高、后续热处理与变形顺利进行的基础。因此,探索有效的微量添加元素与揭示微量元素对Mg–Sn合金微观组织的影响机制对优化Mg–Sn合金制备工艺、提高合金力学性能有重要意义。共晶系Mg–Sn合金的微观组织主要由a-Mg相与共晶Mg2Sn相组成。目前的研究多从a-Mg晶粒细化与第二相形貌变质两个方向分别进行,而对微量元素能否协同细化变质a... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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反萤石型Mg2Sn的晶体结构

吉林大学硕士学位论文 变质处理育变质处理是指在金属液中加入微量的活性物质，促使形核发生或改变一种熔体处理方法。形核剂的机理是在合金熔体中添加可发生非自发形其在凝固过程中作为形核基底提高金属形核率从而达到细化晶粒的目的作用机制为吸附元素或吸附元素形成的原子团簇吸附在晶体生长台阶或抑制晶体在某一晶向的择优生长从而显著的改变晶体的生长形貌，同时富集在相界面上，阻碍晶体长大，又能形成较大的成分过冷，使晶体分颈而易于熔断，促进晶体的游离和晶核的增加[31]。

(a) 铸态 Mg–5Sn–1Ca 合金低倍透射明场像、(b) 铸态 Mg–5Sn–1Ca明场像及其(d)对应衍射斑(确定为 CaMgSn 三元相)和 (c) Mg–6Sn–2C描组织图[34,36]Fig. 1.3 (a) Low magnification observations of particles in the as-casSn–1Ca magnesium alloy. (b) Observation of the large particle in the aSn–1Ca magnesium alloy. (c) SEM image of as-cast Mg–6Sn–2Ca all(d) diffraction pattern, It is identified as the phase CaMgSn[34,36]此之外，Ca 或 Ba 加入 Mg–Sn 合金后，同样会产生类似 Sr 变质共晶 M但当 Ca 或 Ba 加入量达到某一临界含量后，合金内也均会产生 MgSBa 的热稳定三元相；虽然这些热稳定的三元相对 Mg–Sn 合金的抗蠕变性高，但是这些硬脆且难固溶的三元相常作为合金断裂的裂纹源，因此不的强度与塑性的提升[34,36]。一般来讲，原子之间的电负性差越大原子间[37]。根据化学手册查询结果可知，碱土元素(Ca、Sr 和 Ba)与 Sn 之前的

【参考文献】：
期刊论文
[1]What is going on in magnesium alloys?[J]. X.J. Wang,D.K. Xu,R.Z. Wu,X.B. Chen,Q.M. Peng,L. Jin,Y.C. Xin,Z.Q. Zhang,Y. Liu,X.H. Chen,G. Chen,K.K. Deng,H.Y. Wang.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(02)
[2]浅谈航空航天工程中的合金材料[J]. 刘睿辰.  中国战略新兴产业. 2018(04)
[3]Mechanical, elastic, anisotropy, and electronic properties of monoclinic phase of m-SixGe3-xN4[J]. 马振洋,阎芳,王苏鑫,贾琼琼,于新海,史春蕾.  Chinese Physics B. 2017(12)
[4]Sn在镁合金中的应用及其研究进展[J]. 吴若愚,杨明波,毕媛,邹静,李忠盛.  重庆理工大学学报(自然科学). 2017(11)
[5]用于替代汽车钢的超高强镁合金[J]. 梓文.  兵器材料科学与工程. 2015(01)
[6]Mg-Sn-Si合金中Mg2（Si,Sn）复合相的结构与性能研究[J]. 张建新,高爱华,郭学锋,任磊.  物理学报. 2013(17)
[7]Microstructures,mechanical properties and compressive creep behaviors of as-cast Mg-5%Sn-（0-1.0）%Pb alloys[J]. 王卿,陈云贵,肖素芬,刘红梅,唐永柏,赵源华.  Journal of Central South University of Technology. 2011(02)
[8]Mg-5wt%Sn合金铸态和时效态的高温蠕变性能[J]. 魏尚海,陈云贵,刘红梅,唐永伯,肖素芬,牛高,章晓萍.  材料热处理学报. 2008(03)
[9]铸态Mg-Sn二元合金的显微组织与力学性能[J]. 刘红梅,陈云贵,唐永柏,黄德明,涂铭旌,赵敏,李益国.  四川大学学报(工程科学版). 2006(02)
[10]含锆镁合金系中的合金相[J]. 张静,潘复生,郭正,丁培道,汪凌云.  兵器材料科学与工程. 2002(06)

博士论文
[1]复合变质Al-20Mg2Si合金中初生Mg2Si形态调控[D]. 于宏辰.吉林大学 2017
[2]变质Al-20wt.%Mg2Si合金中初生Mg2Si生长形貌演化与调控机制[D]. 陈磊.吉林大学 2015



本文编号：2903907