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系合金具有優異的耐熱、耐蝕及良好的力學性能,因而得到廣泛的關注。迄今為止,Mg-RE系合金優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用的合金化元素,Zn在Mg中的固溶度較大,可使合金產生固溶強化和時效強化。因此,開發耐熱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,采用“熔-浸”熱還原法,通過調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。

  所用材料為工業鎂錠(Mg≥99.8%,質量分數,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。利用氧化鍶和工業純鎂,結合“熔-浸”還原技術制備了Mg-Sr、Mg-Sr-Y、Mg-Sr-Zn和Mg-Sr-Zn-Y鎂鍶系列合金。氣體保護下,在坩堝中熔煉鎂合金,在700~730℃內進行澆鑄,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合金中枝晶數量增多,組織得到明顯細化;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、細化了枝晶,粗大長條狀的Mg17Sr2相變成了短條和顆粒,在枝晶內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;復合添加Zn、Y的細化和凈化效果優于單獨添加Zn。