工藝與合金元素對Mg-RE系合金微觀組織的影響!

  近年來,由于Mg-RE系(xi)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)具有(you)(you)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱、耐(nai)蝕及(ji)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)學(xue)性(xing)能(neng),因而得到廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)關注。迄今為止(zhi),Mg-RE系(xi)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)在耐(nai)熱鎂(mei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)位(wei)居前列。金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鍶(si)是一種能(neng)有(you)(you)效(xiao)提高(gao)鎂(mei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素,Sr的(de)(de)(de)(de)(de)加入會(hui)在鎂(mei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)形成熔(rong)點(dian)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)間相(xiang),在高(gao)溫(wen)下這些相(xiang)能(neng)夠有(you)(you)效(xiao)阻止(zhi)晶(jing)界運(yun)動。稀(xi)土(tu)釔(yi)具有(you)(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)活性(xing),它可降低Mg的(de)(de)(de)(de)(de)表面張力(li)(li)和界面張力(li)(li),改善(shan)熔(rong)體的(de)(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)性(xing)。金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鋅(xin)是鎂(mei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)廣泛應用的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素,Zn在Mg中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)固溶度較大,可使合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)產(chan)生固溶強(qiang)化(hua)(hua)和時效(xiao)強(qiang)化(hua)(hua)。因此(ci),開發耐(nai)熱Mg-Sr合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)是目前解(jie)決鎂(mei)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)耐(nai)熱的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)途徑之一。本文以Mg-Sr合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)為基(ji)礎,采用“熔(rong)-浸(jin)”熱還原(yuan)法,通過(guo)調(diao)整工藝及(ji)添加稀(xi)土(tu)釔(yi)和金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)鋅(xin)來改善(shan)Mg-Sr合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)顯微(wei)組織,著重(zhong)研究(jiu)了工藝及(ji)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素對鎂(mei)鍶(si)系(xi)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)微(wei)觀(guan)組織的(de)(de)(de)(de)(de)影響。

  所用(yong)材料為工(gong)業(ye)鎂錠(Mg≥99.8%,質量分數,下同);碳(tan)酸(suan)鍶(si)(si)(si)粉(SrCO3≥99.9%);純(chun)釔粉(Y≥99.99%,粒(li)(li)徑(jing)150μm);鋅粒(li)(li)(Zn≥99.9%);保護氣氛為SF6和N2。通(tong)過(guo)DSC分析確定了碳(tan)酸(suan)鍶(si)(si)(si)的分解溫度。將(jiang)碳(tan)酸(suan)鍶(si)(si)(si)加(jia)熱到1200℃保溫2~3h,碳(tan)酸(suan)鍶(si)(si)(si)分解為氧(yang)化鍶(si)(si)(si)和二氧(yang)化碳(tan)。利用(yong)氧(yang)化鍶(si)(si)(si)和工(gong)業(ye)純(chun)鎂,結合(he)“熔(rong)-浸”還原技(ji)術制(zhi)備了Mg-Sr、Mg-Sr-Y、Mg-Sr-Zn和Mg-Sr-Zn-Y鎂鍶(si)(si)(si)系列(lie)合(he)金(jin)。氣體保護下,在坩堝中(zhong)熔(rong)煉鎂合(he)金(jin),在700~730℃內(nei)進行澆(jiao)鑄(zhu),冷卻后即得到要(yao)制(zhi)備的合(he)金(jin)。

  在低溫(wen)下加(jia)(jia)入SrO所得鎂鍶(si)(si)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)組織(zhi)優(you)于(yu)(yu)高溫(wen)下加(jia)(jia)入SrO的(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin)組織(zhi)。隨著(zhu)冷卻(que)速度的(de)(de)增(zeng)大,Mg-Sr合(he)(he)(he)金(jin)中枝晶(jing)(jing)(jing)(jing)數(shu)量增(zeng)多(duo),組織(zhi)得到明顯(xian)細(xi)化;隨著(zhu)鍶(si)(si)含量的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia),Mg-Sr合(he)(he)(he)金(jin)中共晶(jing)(jing)(jing)(jing)組織(zhi)增(zeng)多(duo);稀(xi)土Y明顯(xian)凈化了(le)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界、細(xi)化了(le)枝晶(jing)(jing)(jing)(jing),粗大長條狀(zhuang)的(de)(de)Mg17Sr2相(xiang)變成(cheng)(cheng)了(le)短條和(he)顆(ke)粒,在枝晶(jing)(jing)(jing)(jing)內和(he)枝晶(jing)(jing)(jing)(jing)間形成(cheng)(cheng)了(le)顆(ke)粒狀(zhuang)Mg24Y5相(xiang)。含有Zn的(de)(de)鎂鍶(si)(si)合(he)(he)(he)金(jin)中,Mg17Sr2相(xiang)呈(cheng)塊(kuai)狀(zhuang)分布于(yu)(yu)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界處,還形成(cheng)(cheng)了(le)Mg12YZn三元相(xiang)呈(cheng)整體塊(kuai)狀(zhuang)分布在晶(jing)(jing)(jing)(jing)界處;復合(he)(he)(he)添(tian)加(jia)(jia)Zn、Y的(de)(de)細(xi)化和(he)凈化效果優(you)于(yu)(yu)單獨添(tian)加(jia)(jia)Zn。