铸态AZ系镁合金的彩色金相研究

铸态AZ 系镁合金的彩色金相研究*

付启涛1,潘复生1,2,汤爱涛1,2,刘传璞2

(1 重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;2 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400044)摘要 铸态A Z 系镁合金一般都需要经过固溶处理才能腐蚀出晶界,不但耗时而且可能导致结果失真。尝试将乙酸 苦醇试剂用于铸态A Z 系镁合金的金相腐蚀,并且在偏振光下辅以灵敏色片进行观察以得到彩色晶粒衬度。试验了不同铝含量的铸态A Z 系镁合金在不同浓度乙酸 苦醇试剂和不同时间下的腐蚀效果,找到了各自的最佳腐蚀参数,得到了晶粒衬度鲜明的彩色金相照片。

关键词 镁合金 彩色金相 化学腐蚀

Investigation on Color Metallography of As cast AZ Series Magnesium Alloys

FU Qitao 1

,PAN Fusheng

1,2

,TA NG Aitao 1,2,LIU Chuanpu

2

(1 College o f M aterials Science and Engineer ing,Chong qing U niversity,Chong qing 400044;2 N atio na l Eng ieer ing Research Center for M agnesium Allo ys,Chong qing U niverity,Chong qing 400044)Abstract U sually the gr ain bo unda ries of as cast A Z series mag nesium a lloys can o nly be r evealed after solu tion heat treatment w hich is t ime co nsuming and may lead to dist ort ed result.A cetic picral r eagent is used for the me tallog raphic etching of as cast A Z ser ies mag nesium allo ys,and the etched specimens are view ed with po lar ized lig ht plus sensitiv e tint in or der to g ener ate co lo r contrast.Specimens w ith different aluminum content are etched in acetic picral reag ents w ith diverse concentr atio ns and for different etching time.T he o ptimum parameter s fo r testing as cast A Z series mag nesium alloy s ar e found separ at ely and metallo gr aphic color images w ith viv id gr ain co ntr ast are ob ta ined.

Key words mag nesium allo y,co lo r metallog ra phy,chemical etching

*国家973项目(2007CB613700);国家杰出青年基金项目(50725413);国际合作项目(2008DF R50040)

付启涛:男,1982年生,硕士研究生,主要从事镁合金材料研究 T el:023 ******** E mail:fuqitao@

0 引言

镁合金是目前最轻的商用金属结构材料,具有高比强度、高比刚度、防磁、散热、环保等诸多优点,在航空航天、交通和3C 等行业得到了越来越广泛的应用[1-4]

。在众多镁合金系列中,AZ 系镁合金因具有良好的力学性能、铸造性能和抗大气腐蚀性而成为目前室温下应用最广泛的合金系[5]。铸态合金的力学性能与其晶粒度密切相关,但对于铸态A Z 系镁合金,不管是用硝酸酒精、苦味酸试剂还是其它腐蚀剂,一般都只能得到枝晶组织,无法显示出晶界。为了显示出铸态AZ 系镁合金的晶界,人们进行了一系列的尝试并总结出一些成果[6-12]。通常情况下,铸态镁铝合金需先进行固溶处理,然后用相应的腐蚀剂才能腐蚀出晶界[6-8,11,13,14],这也是现在最常用的方法。但这种方法很费时,且固溶处理有可能使晶粒长大,从而使结果失真[7,8,11]

。后来人们发展了一些应用于铸态AZ 系镁合金的彩色金相方法来得到镁合金的晶界轮廓,包括电解浸蚀[9,10]、化学浸蚀[12]和EBSD 等。但电解浸蚀比较复杂,影响因素很多,用起来远不如化学浸蚀方便;EBSD 制样要求非常高,而且价格昂贵,可视范围也很有限。Malt ais 等[12]曾报道过一种 乙酸 酒精 水 腐蚀剂,经

过简单化学浸蚀即可得到铸态AZ91D 的彩色金相,能够同时分辨出晶粒和枝晶,但经过反复试验,发现这种试剂只适用于含铝量高的镁铝合金(如AZ91),对含铝量低的合金(如AZ31)并没有什么效果。铸态A Z31经过这种试剂腐蚀后,在吹干的过程中没有出现如AZ91一样肉眼可见的晶粒衬度,与文献[12]中所提到的基体中只有铝含量超过3%时才会产生裂纹薄膜从而通过形状双折射形成彩色金相的说法一致。乙酸 苦醇试剂及其它一些以此为基础的试剂经常被用于镁合金的金相腐蚀,但基本上只用于黑白金相,将其用于铸态AZ 系镁合金来显示晶界的彩色金相还未见报道。本实验尝试将乙酸 苦醇试剂用于铸态AZ 系镁合金的金相腐蚀,并在偏振光下辅以灵敏色片进行观察以得到彩色衬度。考察了不同浓度、不同腐蚀时间下铸态AZ 系镁合金形成彩色金相的能力,获得了不同含铝量的铸态A Z 系镁合金的彩色晶粒衬度,并同时显示出它们的枝晶组织。

1 实验

1.1 试样材料

本实验选用半连续铸造得到了铸态AZ31和AZ91镁合金,其成分见表1(质量分数/%)。

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46!材料导报:研究篇 2010年10月(下)第24卷第10期