镁合金---试验翻译

锌/ Y比对镁锌- Y合金显微组织和力学性能的影响

摘要

镁锌-Y合金力学性能和显微组织含有二十面体相（I-相）作为二次固化相，其被调查的组成范围，其中溶质的总含量（锌和Y）小于10％.由I-相和ɑ-Mg 两相显微结构的形成的最佳锌/ Y比值为5-7.随着总溶质含量（锌和Y）的增加强度增加，比如：随着I-相的体积分数的增加。尤其是含有I-相的合金不可能有高伸长率，> 25%,被认为是I-相粒子和周围的ɑ-Mg晶体矩阵低界面间能量。

关键词：镁，锌- Y合金;二十面体相（I-相），锌/Y比

1.引言

使镁合金作为结构材料使用的关键问题之一是提高成形性。最近，据报道，镁锌- Y的合金中二十面体相作为二次固化相（I-相）在室温及较高的温度下具有良好力学性能。

蔡以及其他人已经报道在镁-锌- Y的系统中存在热力学稳定的I-相组成的Mg42Zn50Y8。兰斯多夫等报告指出，I相通过一包晶反应和在锌含量丰富钇含量高于4％的三元合金化合物脆性金属化合物并存情况下形成。易等报告说，在镁锌- Y合金系统富镁的角落添加少量钇到Mg74Zn26二元合金中改变了其初级相从ɑ-Mg到I-相。而且，有报道说镁-锌- Y合金含热稳定的I-相，在室温下表现出较高的屈服强度和韧性，取决于I-相的体积分数。据报道，准晶使镁- 锌- Y 合金的成形性增强，比传统的变形镁合金（如AZ31）有更好的成形性。它已经表明，准晶使Mg - 9Zn- 2Y（质量分数％）合金呈现出的强度和延展性增强，以及在高温下良好的成形性能。此外，机械性能增强的实现是由于挤压镁锌-Y合金I -相纳米沉淀。虽然有报道说在富镁成分的镁锌-Y合金系统存在一个由I相和ɑ-Mg 组成的两相区，但一直没有对锌/ Y比例影响富镁成分的两相区形成的报告。因此，现在研究中，我们已经研究了铸态微观结构变化取决于Zn / Y在组成范围的比值，其中溶质的总含量（锌和Y）小于10％，并促成形成ɑ-Mg/I-相两相微观结构的组成范围。此外，对含I-相合金的力学性能进行了研究，机械试验的样品是从热轧薄板准备（厚度：毫米）。

2.实验器材和实验内容

合金标称成分见表1，在动态氩气气氛下的石墨涂层氮化硼（BN）坩埚感应熔炼制备了高纯度镁（99.9％），锌（99.95％）和钇（99.9％）。厚度为1.5厘米，宽6厘米，高10厘米尺寸的合金锭是由合金融入预热的钢模具制备而来。相是通过X射线衍射鉴定(XRD,Rigaku CN2301)，使用单色CuKα辐射测得。对于（Leica DMRM）光学观察，铸标本被含硝酸（10毫升）和乙醇（100毫升）溶液蚀刻。铸态组织的第二相体积分数的测量通过图像分析系统（IMT VT4）连接到光学显微镜进行测量。微观结构是由光学显微镜（OM;Leica DMRM）和透射电子显微镜（TEM;JEM 2000 EX）观察；透射电镜观察的薄箔由经过机械研磨离子铣法制备而得。

四合金中的I -相，热轧到1毫米最终厚度（减少90％）。在轧之前，辊筒预热到373 K，铸锭(70×50×10 mm)在673 K匀浆12小时。铸锭在673k预热

20分钟后推出，每通过一次减少15％质量。对狗骨形薄板试样（试样标距长度10毫米）在673K15分钟退火进行单轴拉伸试验。然后在一固定十字头室温下初始应变速率为10–3mm/s热轧。

3.结果分析

根据该合金Zn / Y比值，本研究成分可分为四组。如表1所述的A，B，C 和D四组合金成分分别包含锌/ Y比值10、5-7、2-2.5、和1.5-2 。这些相存在于铸态组织，已经被X射线衍射确定过了，其结果也包括在表1。各组的合金X 射线衍射图案（如图1所示），是典型的例子，说明在铸态组织有不同的相是由于不同的Zn / Y比值。如表1中所描述的，合金铸态显微组织的相在四个组各不相同;例如，A组中（锌/ Y比值：10）ɑ-Mg+Mg7Zn3立方，a = 1.417纳米），B组（锌/ Y比值：5 - 7）：ɑ-镁+I-相，C组（锌/ Y比值：2 - 2.5）：ɑ-镁+I-相+ W-相（Mg3Zn3Y2;三次，a= 0.683 纳米），D组（锌/ Y比值：1.5 - 2）：ɑ-镁+的W-相，如图2所示。（a）-（c）展示B组（合金B - 04、B - 06、B - 09）铸态合金的微观结构。该组织主要由树突状ɑ-镁和枝状ɑ-Mg/I-相共晶。随着锌和钇含量增加枝晶间共晶的含量增加，利用图像分析仪测定B - 04、B - 06、B - 9合金中的枝晶间共晶区域的体积分数分别为1.2％，2.3％和3.7％，对本研究探讨铸合金第二相体积分数的数据包含在表1中，图2中的（d）和（e）所示从合金B - 10枝晶I-相获得亮场透射电镜（TEM）图像和相应的选区的衍射（SADP）图样，在衍射（SDAP）中的五倍对称明确证实了二十面体准晶相的枝晶间结构。

图3（a）给出了C组（合金C-11）中的铸态合金的光学显微结构，该组织主要由树突状的ɑ-镁，枝晶间共晶ɑ-Mg/I-相和枝W相，如标示的组织。图3（b）和（c）显示从枝晶间W-相钨合金C11中获得的亮场TEM图像和相应的衍射（SADP）图样。该衍射图展示了以[111]面区为中心的W-相的立方结构。作为冷轧标本的B组（合金B - 04、B - 06和B - 09）光学微结构如图4所示，表明随着I-相数量减少晶粒尺寸减小。作为冷轧的试样（B - 04、B - 06、B - 09 ）的平均晶粒尺寸分别为17微米，13微米和10微米。同时，在所有的冷轧标本中没有发现裂纹和缺陷。

若干个已选择合金成分的退火板进行了拉伸试验，如图5所示.图5（a）比较了合金B -05，B- 06和C- 11当锌含量设置在4％的应力应变曲线，说明了锌/ Y比值对合金的影响。当锌/ Y比值从6.7下降到5（合金B -05和B -06），屈服强度（YS）和极限拉伸强度（UTS）略有增加，分别从132增至142兆帕和从240增至245 兆帕。另一方面，总伸长率略有下降，从29.5％下降至27.6％。当（合金C- 11）锌/ Y比值进一步下降到2.5，屈服强度和极限拉伸强度分别上升到162MPa和252 MPa。总伸长率显着下降到21.7％。图5（b）比较了合金B - 04，B - 06B - 07和B - 09的应力应变曲线，表明了总溶质含量（枝晶间共晶a-Mg/I-相体积分数）的影响，当锌/ Y比值为常数，如5。其结果清楚地表明，随着I-相的体积分数增加，屈服强度和极限拉伸强度增加了。例：B - 04从122MPa增加至226MPaB - 09则从169MPa增加到270MPa，总伸长率合金B - 04的30.2％下降到合金B - 09的26.9％。

4.结果讨论

为了研究对I-相增强镁锌- Y合金的性能，I -相的组成成分在富镁区域的溶