稀土Y元素对铸态镁合金组织与力学性能的影响
发布时间：2021-06-11 04:21
采用熔炼工艺制备了Mg-2.0Zn-0.2Ca与Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金,研究了两种合金的铸态组织及力学性能。结果表明,Y元素的添加细化了Mg-2.0Zn-0.2C合金的铸态组织。Mg-2.0Zn-0.2Ca合金主要由α-Mg与少量Mg7Zn3相组成,添加2wt%的Y后,改变了Zn在Mg基体中的固溶度,降低了其固溶强化效果,同时组织中形成了I相和W相。添加Y元素后,合金的规定塑性延伸强度升高,从41.0 MPa升高到50.6 MPa;伸长率降低,从12.6%降低到4.0%。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
铸态合金拉伸试样尺寸
图3为Mg-2.0Zn-0.2Ca与Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金SEM图片，表1中列出了图3中各点所示两种合金中第二相的成分。从图3可以看出，Mg-2Zn-0.2Ca合金中第二相很少，呈颗粒状，零星地分布于基体上。添加Y后，Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金中第二相含量增多，沿晶界析出大量的第二相，晶粒内部也存在部分颗粒状的第二相。本研究设计材料中Ca含量仅占0.2%，大部分都固溶在α-Mg基体里，剩余微量的Ca元素与Mg形成二元相分布在基体上，Ca元素不与Mg、Zn和Y发生相变反应。结合Mg-Zn相图，当Zn含量为2.0%时，Mg-Zn合金凝固点大约在640℃。当合金在600℃及以上凝固时，Zn在α-Mg中的最大固溶度为2.4%，因此Mg-2.0Zn-0.2Ca合金中大部分的Zn固溶在了镁基体中，形成过饱和固溶体。少量的Zn元素与Mg反应生成Mg7Zn3相，呈颗粒状，零散分布在基体上，如图3(a)中A点处。
依据Mg-Zn-Y三元相图，因为Zn和Y之间的相互作用，Zn和Y在α-Mg基体中的固溶度下降很多，多余的Zn和Y元素与Mg反应生成三元共晶相。目前的研究结果表明，Zn/Y质量比对Mg-Zn-Y三元共晶相的生成有很大影响。当Zn/Y质量比为4.38时，容易生成I相(二十面体准晶结构，准周期序列);当为1.10时，容易生成W相(立方结构)。Mg-Zn-Y三元共晶相大部分集中在晶界，当Y含量增大时，Mg-Zn-Y三元共晶相增加，晶界变粗，使晶界更容易被观察到。铸态合金中I相和W相的形貌不同，很容易分辨出来。I相一般分布在晶界三角交叉口处，片层状结构，如图3中B处;而W相一般分布在两晶粒间晶界上，如图3中C处。当Y含量为2.0%时，Zn/Y质量比为1，接近1.10，更容易生成W相。从Mg-2.0Zn-0.2Ca-2%Y合金的组织形貌中可以明显观察到I相和W相的存在。表1中各点能谱分析结果，与理论分析基本吻合。即随着Y的增加，第二相含量逐渐增多，主要为I相和W相，且大部分分布在晶界，不再呈颗粒状零散地分布在基体上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of minor Ce additions on the microstructure and mechanical properties of Mg-1.0Sn-0.6Ca alloy[J]. Yanfu Chai,Chao He,Bin Jiang,Jie Fu,Zhongtao Jiang,Qingshan Yang,Haoran Sheng,Guangsheng Huang,Dingfei Zhang,Fusheng Pan. Journal of Materials Science & Technology. 2020(02)
[2]Texture control by {10-12} twinning to improve the formability of Mg alloys: A review[J]. Bo Song,Qingshan Yang,Tao Zhou,Linjiang Chai,Ning Guo,Tingting Liu,Shengfeng Guo,Renlong Xin. Journal of Materials Science & Technology. 2019(10)
[3]稀土Nd对AE镁合金显微组织及硬度的影响[J]. 张慧敏,陈立超,赵莉萍. 金属热处理. 2019(07)
[4]稀土元素Y和Nd对Mg-Zn-Zr系合金组织和性能的影响[J]. 王斌,易丹青,周玲伶,方西亚,罗文海,杨洁. 金属热处理. 2005(07)
[5]镁合金研究开发现状与展望[J]. 王渠东,丁文江. 世界有色金属. 2004(07)
本文编号：3223804
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(10)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
铸态合金拉伸试样尺寸
图3为Mg-2.0Zn-0.2Ca与Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金SEM图片，表1中列出了图3中各点所示两种合金中第二相的成分。从图3可以看出，Mg-2Zn-0.2Ca合金中第二相很少，呈颗粒状，零星地分布于基体上。添加Y后，Mg-2.0Zn-0.2Ca-2Y合金中第二相含量增多，沿晶界析出大量的第二相，晶粒内部也存在部分颗粒状的第二相。本研究设计材料中Ca含量仅占0.2%，大部分都固溶在α-Mg基体里，剩余微量的Ca元素与Mg形成二元相分布在基体上，Ca元素不与Mg、Zn和Y发生相变反应。结合Mg-Zn相图，当Zn含量为2.0%时，Mg-Zn合金凝固点大约在640℃。当合金在600℃及以上凝固时，Zn在α-Mg中的最大固溶度为2.4%，因此Mg-2.0Zn-0.2Ca合金中大部分的Zn固溶在了镁基体中，形成过饱和固溶体。少量的Zn元素与Mg反应生成Mg7Zn3相，呈颗粒状，零散分布在基体上，如图3(a)中A点处。
依据Mg-Zn-Y三元相图，因为Zn和Y之间的相互作用，Zn和Y在α-Mg基体中的固溶度下降很多，多余的Zn和Y元素与Mg反应生成三元共晶相。目前的研究结果表明，Zn/Y质量比对Mg-Zn-Y三元共晶相的生成有很大影响。当Zn/Y质量比为4.38时，容易生成I相(二十面体准晶结构，准周期序列);当为1.10时，容易生成W相(立方结构)。Mg-Zn-Y三元共晶相大部分集中在晶界，当Y含量增大时，Mg-Zn-Y三元共晶相增加，晶界变粗，使晶界更容易被观察到。铸态合金中I相和W相的形貌不同，很容易分辨出来。I相一般分布在晶界三角交叉口处，片层状结构，如图3中B处;而W相一般分布在两晶粒间晶界上，如图3中C处。当Y含量为2.0%时，Zn/Y质量比为1，接近1.10，更容易生成W相。从Mg-2.0Zn-0.2Ca-2%Y合金的组织形貌中可以明显观察到I相和W相的存在。表1中各点能谱分析结果，与理论分析基本吻合。即随着Y的增加，第二相含量逐渐增多，主要为I相和W相，且大部分分布在晶界，不再呈颗粒状零散地分布在基体上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of minor Ce additions on the microstructure and mechanical properties of Mg-1.0Sn-0.6Ca alloy[J]. Yanfu Chai,Chao He,Bin Jiang,Jie Fu,Zhongtao Jiang,Qingshan Yang,Haoran Sheng,Guangsheng Huang,Dingfei Zhang,Fusheng Pan. Journal of Materials Science & Technology. 2020(02)
[2]Texture control by {10-12} twinning to improve the formability of Mg alloys: A review[J]. Bo Song,Qingshan Yang,Tao Zhou,Linjiang Chai,Ning Guo,Tingting Liu,Shengfeng Guo,Renlong Xin. Journal of Materials Science & Technology. 2019(10)
[3]稀土Nd对AE镁合金显微组织及硬度的影响[J]. 张慧敏,陈立超,赵莉萍. 金属热处理. 2019(07)
[4]稀土元素Y和Nd对Mg-Zn-Zr系合金组织和性能的影响[J]. 王斌,易丹青,周玲伶,方西亚,罗文海,杨洁. 金属热处理. 2005(07)
[5]镁合金研究开发现状与展望[J]. 王渠东,丁文江. 世界有色金属. 2004(07)
本文编号：3223804
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