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系合金具有優(yōu)異的耐熱、耐蝕及良好的力學(xué)性能,因而得到廣泛的關(guān)注。迄今為止,Mg-RE系合金優(yōu)異的耐熱性在耐熱鎂合金中位居前列。金屬鍶是一種能有效提高鎂合金高溫性能合金元素,Sr的加入會在鎂合金中形成熔點很高的中間相,在高溫下這些相能夠有效阻止晶界運動。稀土釔具有很好的化學(xué)活性,它可降低Mg的表面張力和界面張力,改善熔體的潤濕性。金屬鋅是鎂合金中廣泛應(yīng)用的合金化元素,Zn在Mg中的固溶度較大,可使合金產(chǎn)生固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化。因此,開發(fā)耐熱Mg-Sr合金是目前解決鎂合金耐熱的有效途徑之一。本文以Mg-Sr合金為基礎(chǔ),采用“熔-浸”熱還原法,通過調(diào)整工藝及添加稀土釔和金屬鋅來改善Mg-Sr合金的顯微組織,著重研究了工藝及合金元素對鎂鍶系合金微觀組織的影響。

  所用材料為工業(yè)鎂錠(Mg≥99.8%,質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同);碳酸鍶粉(SrCO3≥99.9%);純釔粉(Y≥99.99%,粒徑150μm);鋅粒(Zn≥99.9%);保護(hù)氣氛為SF6和N2。通過DSC分析確定了碳酸鍶的分解溫度。將碳酸鍶加熱到1200℃保溫2~3h,碳酸鍶分解為氧化鍶和二氧化碳。利用氧化鍶和工業(yè)純鎂,結(jié)合“熔-浸”還原技術(shù)制備了Mg-Sr、Mg-Sr-Y、Mg-Sr-Zn和Mg-Sr-Zn-Y鎂鍶系列合金。氣體保護(hù)下,在坩堝中熔煉鎂合金,在700~730℃內(nèi)進(jìn)行澆鑄,冷卻后即得到要制備的合金。

  在低溫下加入SrO所得鎂鍶合金的組織優(yōu)于高溫下加入SrO的合金組織。隨著冷卻速度的增大,Mg-Sr合金中枝晶數(shù)量增多,組織得到明顯細(xì)化;隨著鍶含量的增加,Mg-Sr合金中共晶組織增多;稀土Y明顯凈化了晶界、細(xì)化了枝晶,粗大長條狀的Mg17Sr2相變成了短條和顆粒,在枝晶內(nèi)和枝晶間形成了顆粒狀Mg24Y5相。含有Zn的鎂鍶合金中,Mg17Sr2相呈塊狀分布于晶界處,還形成了Mg12YZn三元相呈整體塊狀分布在晶界處;復(fù)合添加Zn、Y的細(xì)化和凈化效果優(yōu)于單獨添加Zn。