Mg-6Zn-1Y合金高壓凝固組織及相演變.pdf

1、壓力達(dá)到GPa數(shù)量級(jí)時(shí)可以改變合金凝固過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，使得合金最終的組織形態(tài)和相分布都與常壓下完全不同，甚至可以改變常規(guī)條件下的相變順序，從而有利于一些新相或新材料結(jié)構(gòu)的生成。本文采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)93％Mg，6％Zn，1％Y(wt)的經(jīng)過擴(kuò)散退火的鑄造合金為母材，利用CS-1B型高壓六面頂壓機(jī)對(duì)Mg-6Zn-1Y合金試樣進(jìn)行超高壓力下的凝固試驗(yàn)。利用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡并配合能譜(EDS)等分析手段，研究了超高壓凝固

2、下Mg-6Zn-1Y合金的晶體形態(tài)和相演變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:超高壓下Mg-6Zn-1Y合金的凝固組織發(fā)生顯著細(xì)化，二次枝晶間距由常壓下的41μm減小到8～11μm;2-6GPa超高壓下凝固，隨著凝固壓力的增大，α-Mg晶體形態(tài)由常壓下的粗大等軸樹枝晶→超細(xì)等軸樹枝晶→柱狀樹枝晶→胞狀“樹枝”晶，固/液界面趨于穩(wěn)定。在2-4GPa下凝固時(shí)，α-Mg晶體枝晶內(nèi)存在嚴(yán)重的枝晶偏析，偏析比分別為8.33和7.53;6GPa下，胞狀界面存在偏析，但

3、晶內(nèi)偏析程度大幅下降，溶質(zhì)原子分布趨向均勻化。常壓下實(shí)驗(yàn)合金的凝固組織由α-Mg相，I-Mg3YZn6相和S-Mg12YZn相三相組成。在GPa級(jí)超高壓下凝固時(shí)，不但從液相中直接結(jié)晶出α-Mg相，還從液相中結(jié)晶出S-Mg12ZnY相，結(jié)晶出的S-Mg12ZnY相在隨后的凝固過程中生長成“花瓣”狀或“條形”;此外，在超高下的凝固組織中還發(fā)現(xiàn)有呈粒狀生長的高Y含量的Mg-Zn-Y三元相;故高壓下Mg-6Zn-1Y合金的室溫凝固組織由α-Mg

4、相，I-Mg3Zn6Y，S-Mg12ZnY相和高Y含量Mg-Zn-Y新相4相組成。XRD分析顯示，高壓凝固導(dǎo)致α-Mg相衍射峰向右偏移，α-Mg相的晶格指數(shù)a和c分別由常壓下的0.32112nm和0.52488nm減小到6GPa下的0.31938nm和0.51747nm。常壓下Mg-6Zn-1Y合金的顯微硬度為59HV，高壓下的硬度可以達(dá)到85HV(6 GPa)，與常壓相比升高了44％。同時(shí)，高壓下熱膨脹系數(shù)升高，但彈性模量由常壓下的6