Mg-Zn-Y系準(zhǔn)晶中間合金的制備與表征.pdf

1、準(zhǔn)晶的制備和性能研究一直為人們普遍的關(guān)注，但是由于受其自身脆性的限制，不能作為結(jié)構(gòu)材料直接應(yīng)用。本文著眼于利用準(zhǔn)晶的高硬度、耐熱性和表面能低的特點，為準(zhǔn)晶作為強化相增強復(fù)合材料來設(shè)計一種采用外加方式加入的準(zhǔn)晶中間合金。本文采用常規(guī)的鑄造方法首先制備出Mg-Zn-Y三元準(zhǔn)晶中間合金，然后以此合金為基礎(chǔ)，通過添加Mn、Ca來研究對于合金中準(zhǔn)晶相的影響。 本文的研究內(nèi)容主要包括三部分： 第一部分，主要采用常規(guī)的鑄造方法制備出含

2、有準(zhǔn)晶相的Mg-Zn-Y三元準(zhǔn)晶中間合金。通過普通光鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、透射電鏡等分析手段對合金進(jìn)行了分析檢測。結(jié)果表明： 在所制備的Mg-Zn-Y三元合金中主要包括：準(zhǔn)晶相(Q-Phase)、黑色枝晶、基體相和片層狀共晶組織。其中準(zhǔn)晶相的基本形貌有兩種，一種是二十面體花瓣狀準(zhǔn)晶相，另一種是十面體平面桿狀準(zhǔn)晶相。其中，花瓣狀準(zhǔn)晶相又包括五邊形、五朵花瓣狀、六瓣蝴蝶狀和首次發(fā)現(xiàn)的八瓣狀等多種形貌。平面桿狀的準(zhǔn)晶相包括兩平行

3、桿狀和單桿狀準(zhǔn)晶兩種形貌。準(zhǔn)晶相的尺寸小于60μm。由EDS分析得知，花瓣狀準(zhǔn)晶相的成分接近Mg40Zn55Y5，平面桿狀的準(zhǔn)晶相的成分接近Mg55Zn40Y5，黑色的枝晶為a-Mg固溶體，共晶組織為片層狀a-Mg與片層狀準(zhǔn)晶相兩相組成，基體為Mg7Zn3相。 研究發(fā)現(xiàn)，合金中的準(zhǔn)晶相主要與Zn和Y有密切的關(guān)系。在有一定量的Y存在的條件下，Zn是決定準(zhǔn)晶相存在的元素。而在有一定Zn存在的條件下，Y是決定準(zhǔn)晶相形貌的元素。

4、 第二部分，主要研究Mn對Mg-Zn-Y三元合金中二十面體準(zhǔn)晶相的影響。 研究表明：當(dāng)在Mg-Zn-Y三元合金熔體中加入2.0％的Mn單質(zhì)元素后，在常規(guī)鑄造條件下的凝固過程中，改變了Mg-Zn-Y合金中準(zhǔn)晶相的形成過程，最終獲得二十面體球形Mg45Zn47Y5Mn3準(zhǔn)晶相，改變了準(zhǔn)晶相最終的形貌。并且由于Mn的加入，使50～60μm的花瓣狀準(zhǔn)晶相變成尺寸為=10μm的球形狀。 由于在Mg-Zn-Y三元合金熔體中加入Mn元

5、素，促進(jìn)了準(zhǔn)晶相的形核，在相等Y加入量的的條件下，生成二十面體穩(wěn)定準(zhǔn)晶相的量要比Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相的量多。因此，在制備相等量的準(zhǔn)晶相的條件下，制備Mg-Zn-Y-Mn準(zhǔn)晶中間合金的成本與Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶中間合金相比有所降低。 第三部分，主要研究Ca對Mg-Zn-Y三元合金中二十面體準(zhǔn)晶相的影響。 研究表明：當(dāng)在Mg-Zn-Y合金熔體中加入0.05％的Ca元素后，在常規(guī)鑄造條件下，由于Ca的抑制作用，使最終的準(zhǔn)