Mg-Zn-Y三元合金富Mg区凝固组织及二十面体准晶相形貌

通过常规凝固方法在Mg28Zn2Y三元合金中的富Mg区获得了二十面体稳定准晶相。Mg28Zn2Y三元合金铸态组织中存在α-Mg相，Mg7Zn3相和二十面体准晶相。该合金的准晶形貌有两种：一种为尺寸较大、具有五次对称性的花瓣状；另一种为尺寸稍小、对称性不太明显的团状。五次对称性的花瓣状形貌是二十面体准晶，是按其特有的五次对称轴的择优方向自由生长所致。冷却速率直接影响合金凝固过程中准晶熟化时间。熟化时间越长，越容易使准晶花瓣端部粗化以及在端部发生分又。端部的分叉容易使得花瓣准晶破碎，破碎的准晶游离到低温相中，在界面能的作用下形成多边形形貌。     

Mg30Zn60Y10合金中二十面体准晶相的形成和生长

通过常规凝固方法在Mg30Zn60Y10三元合金中获得大体积分数准晶。准晶相由包晶反应生成。能谱分析结果表明包晶反应中初生相的成分近似为Mg16.32Zn70.60Y13.08，准晶相成分为Mg36.94Zn56.21Y6.63。差热分析显示初生相在723℃形成，准晶相生成温度为648℃。利用快淬方法使准晶相生长初期形貌得以保留，发现准晶相初期形貌受初生相形貌直接影响，但随后则接其晶体学优先方向生长，最终长成花瓣状准晶。准晶合金凝固过程中生成的低温相越多，准晶相熟化时间越长，越容易使准晶花瓣端部粗化以及在端部发生分叉。端部的分叉使得花瓣准晶破碎，这些破碎的准晶游离到低温相中在界面能的作用下形成多边形结构。     

Mg30Zn60Y10合金中二十面体准晶相的生长及形态演化

利用楔形铜模具激冷浇注方法和SEM、XRD、DTA、TEM等分析手段,研究了Mg30Zn60Y10合金中二十面体准晶相(I-相)的形成过程和不同冷速下该合金的凝固组织.研究结果表明,在中等冷速下,I-相主要以初生相与剩余液相发生包晶反应形成.随着冷速的增大,I-相的生长形貌将由棱面状向枝晶状转变.当冷速大到一定程度时发生初生相的相选择.在利用DTA分析I-相的形成温度时发现,包晶反应即I-相开始形成的温度受分析时采用的温度变化速率影响.     

含二十面体准晶相的铸态Mg-Zn-Y合金阻尼性能的研究

采用传统铸造方法制备Mg-Zn-Y合金,基于典型的含二十面体准晶相的Mg93Zn6Y1合金,研究了铸态Mg-Zn-Y合金的枝晶形貌与其阻尼性能的关系。通过控制浇注温度,搅拌速度和搅拌时间,获得不同参数下的合金的枝晶形貌。结果表明,铸态Mg93Zn6Y1的显微组织主要由α-Mg树枝状晶体和二十面体准晶相组成。搅拌后,初始α-Mg树枝状晶体逐渐具有分形特征,且其尺寸变化,从而影响合金的阻尼能力。本文详细讨论了这一机制。     

含二十面体准晶相Mg-Zn-Y合金的组织和性能

采用常规凝固技术制备了MgZn_6xY_x(x=0.7,1.0,1.5,2.0)合金,研究了Y含量对含有二十面体准晶相(I相)MgZn_6xY_x合金组织和性能的影响。结果表明,MgZn6xYx合金由α-Mg基体和分布在晶界周围的(α-Mg+I相)共晶组织组成。随着Y含量增加,基体晶粒尺寸减小,共晶组织尺寸增大,含量增加,由不连续分布转变为连续分布。在凝固过程中,二十面体准晶相通过共晶转变形成。Mg_89.5Zn_9.0Y_1.5合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为179.2MPa和3.5%。MgZn_6xY_x合金的断口呈现准解理断裂特征。     

塑性变形对Zr-Al-Ni-Cu-Ag非晶合金中二十面体准晶相析出的影响

利用x射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)研究了轧制对Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5非晶合金中二十面体准晶相析出的影响.实验发现,经轧制塑性变形合金在随后的加热过程中二十面体准晶相的析出量增加,在变形量ε=70%时达到最大.另外,析出的二十面体准晶相的稳定性随着变形量增大而提高,在ε=70%时达到最大,随后又开始降低.这是由于合金在塑性变形过程中的原子组态发生变化所致.     

Al-Mg-Zn二十面体准晶合金中的Frank-Kasper相

Frank-Kasper相Mg32(Al,Zn)49是与其准晶相相对应的1/1近似相,它具有二十面体壳层密堆结构。研究了在常规凝固条件下化学成分为AlxMg40Zn60-x(x=20~45,摩尔分数)合金中Frank-Kasper相的组织形貌。利用光学显微镜、X射线衍射仪及扫描电镜,确定了Frank-Kasper相的组织及成分。结果表明:AlxMg40Zn60-x(x=20~45)合金中均为单相的Frank-Kasper相;随铝含量的增加,其形貌由花瓣状逐渐向“十字架”状组织转变。     

普通凝固Mg-Zn-Y合金中的准晶相

采用普通凝固技术制备了镁合金稳定态准晶相.通过光学显微镜、X射线衍射、扫描和透射电子显微分析,确定了准晶的组织、相成分及结构.实验结果发现:Mg-Zn-Y三元合金在室温冷却过程中,准晶相直接从液相形核、长大;当合金成分为Mg74Zn25Y1时,凝固组织为MgZn基体相、析出相为α-Mg固溶体及二十面体Mg30Zn60Y10准晶相;当x(Y)为2%、3%时,合金中出现共析组织.     

快淬Al15Mg50Zn35三元合金中的二十面体准晶相

采用激冷铜模快淬的方法,在靠近Bergman线附近的富Mg区域的成分中获得了单相二十面体准晶相.利用X射线衍射仪、扫描电镜、场发射高分辨扫描电镜及透射电镜,分析了二十面体准晶相的微观组织、成分及原子簇结构.结果表明:快淬Al15Mg50Zn35合金中可以获得几乎单相的二十面体准晶相,能谱分析结果表明,其成分为39.76 at%Mg, 18.34 at%Al, 和41.90 at%Zn;二十面体准晶相从熔体中直接形核并长大,呈现出典型的棱面枝晶形貌,其最快生长沿3次轴方向;同时,准晶晶粒还呈现出规则的六边形状,其尺寸约为0.2 μm.二十面体准晶相的原子簇结构为具有二十面体对称性的五角十二面体,在每个五角面上可以看到微小的"凸起".     

Mg70Zn28Y2合金凝固过程、凝固组织及包晶反应初生相研究

采用XRD，SEM，EDX，TEM，DTA等试验分析手段及快淬方法对MgToZn28Y2准晶合金凝固过程、凝固组织以及对和准晶形成相关的包晶反应初生相进行了研究。Mg70Zn28Y2合金铸态组织由α-Mg枝晶，Mg7Zn3基体相和二十面体准晶相组成。在铸态Mg-Zn-Y合金中观察到了完美的呈5次旋转对称性的平衡态准晶晶体外形。Mg70Zn28Y2合金凝固过程中准晶由包晶反应生成。差热分析显示包晶反应初生相在563℃形成，准晶形成的温度为416℃。能谱分析结果显示包晶反应初生相的成分为Mg22.94Zn55.73Y21.33。通过快淬方法保留的包晶反应初生相呈现粗大枝晶状。然而，通过背散射图片中所观察到准晶中的残留包晶初生相尺寸较小。     

Growth morphology and evolution of quasicrystal in as-solidified Y-rich Mg-Zn-Y ternary alloys

A petal-like icosahedral quasicrystal with five branches,which is considered to be the representative morphology of the icosahedral quasicrystal,has been observed in the Y-rich Mg-Zn-Y ternary alloys. Moreover,the polygon-like morphology,another pattern of the icosahedral quasicrystal,has also been found in the Y-rich Mg-Zn-Y ternary alloys. The latter morphology results from the evolution of the former one. The growth mechanism of the petal-like morphology of the icosahedral quasicrystal was also discussed. Alloying composition,i.e.,Y element content,is a major factor inducing the morphology evolution of the icosahedral quasicrystal.     

Y对常规凝固Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

采用常规凝固技术制备了Mg-45Zn-xY(x=1.0,4.0,5.5,8.0,质量分数,%)合金。利用SEM、EDS、OM、TEM、XRD、DSC和硬度测试技术研究了Y对Mg-45Zn-xY系合金组织及性能的影响,同时对准晶相(I-phase)的形成机制进行了分析。结果表明:合金组织主要由α-Mg颗粒或枝晶、花瓣状的Mg3Zn6Y准晶相、层片状的(I-phase+α-Mg)共晶组织以及Mg7Zn3相组成;准晶相形貌、含量及分布与Y含量密切相关,随着Y含量的增加,花瓣状准晶相含量逐渐增加,当Y含量为5.5%时,花瓣状准晶相含量最多,合金的硬度达到最大值,HB为1557 MPa,当Y含量为8.0%时,合金中的花瓣状准晶相消失;准晶以层片状共晶组织和花瓣状形式存在,花瓣状的特殊形貌是正二十面体沿五次轴方向生长的结果。     

热处理对Mg-Zn-Y合金显微组织和显微硬度的影响

本文采用铜模铸造方法制备出的Mg-Zn-Y合金,对所制试样进行两种不同工艺的热处理,并研究热处理对该合金的微观组织和显微硬度的影响。研究发现T6（420℃×24h＋150℃）态和高温退火（550℃×2h）态的合金晶粒中分散着一些小的颗粒相,T6态的絮状组织发生分离、显微硬度降低,而高温退火态合金的显微硬度却有一定程度的升高。     

半固态等温处理Mg-Zn-Y合金微观组织演变

研究了挤压Mg-2Zn-x Y(x=0.5,1,2,at%)合金在半固态等温处理过程中的微观组织演变规律。结果表明:3种Mg-2Zn-x Y合金中,挤压Mg-2Zn-1Y合金中α-Mg基体晶粒尺寸最小,挤压Mg-2Zn-2Y合金中出现了大量的孪晶;当半固态等温时间为10 min时,随着等温温度的升高,Mg-2Zn-x Y合金中α-Mg固相晶粒均逐渐趋于球化,且α-Mg固相颗粒逐渐分离,晶界处的液相和晶内液池体积分数均明显增加;随着580℃等温时间的延长(≤30 min),Mg-2Zn-0.5Y合金微观组织演变以Ostwald熟化机制为主,而Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金微观组织演变过程中Ostwald熟化机制和固相颗粒熔化机制同时起主导作用。     

快速凝固与普通凝固Mg-Zn-Y镁合金的耐腐蚀性能

采用失重法研究了快速凝固与普通凝固Mg-Zn-Y镁合金腐蚀速率的各种影响因素,并用极化曲线测试了它的自腐蚀电位和自腐蚀电流,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)研究了腐蚀形貌和腐蚀产物。结果表明,Mg-Zn-Y合金快速凝固后的组织明显细化,合金成分及组织均匀,偏析减少;在室温下,腐蚀速率随着时间的推移先增大后减小,随着pH值的增加而减小,随着氯化钠溶液浓度的增大而增大;在氯化钠溶液体系中的腐蚀形式均由局部腐蚀(点蚀)演变为全面腐蚀,腐蚀后的主要产物是Mg(OH)2。     

Solidification of Mg-28%Zn-2%Y alloy involving icosahedral quasicrystal phase

Applying XRD, DTA, SEM and TEM techniques, an investigation on the solidification microstructure and solidification sequence of Mg-rich Mg-28%Zn-2%Y （mole fraction） alloy was carried out. It is found that, a-Mg dendrites, Mg7Zn3 phase and icosahedral quasicrystal phase coexist in the as-solidified alloy, where the icosahedral quasicrystal, whose structure is indentified to be a face-centered type, originates from a peritectic reaction occurring at 416 ℃. The primary phase of this peritectic reaction has the composition of Mg20Zn66Y14, which is coincident with the H phase reported by TSAI as （Zn, Mg）5Y. Furthermore, the single I-phase grain morphology was observed and its growth evolution was also discussed.     

Nd对铸态及轧制态Mg-Zn-Y合金组织及性能的影响

在Mg-3.5Zn-0.6Y合金中添加不同含量(0、0.4%、0.8%、1.2%)的稀土元素Nd,研究其对Mg-3.5Zn-0.6Y合金铸态及轧制态显微组织与力学性能的影响。结果表明,添加0.4%、0.8%的Nd的合金晶粒较细小,呈等轴晶,并且含有Mg41Nd5和Mg24Y5相。镁合金在热轧时第二相被破碎,晶粒变得更加细小。铸态合金经400℃×12h扩散退火,轧制态合金经400℃×0.5h退火后抗拉强度及伸长率最大,分别为234MPa、14.6%和265MPa、11.7%。     

Microstructures and Properties of Reciprocatingly Extruded Mg-6.4Zn-1.1Y Alloys

An icosahedral Mg3 YZn6 quasicrystalline phase can be produced in Mg-Zn- Y system alloys when a proper amount of Zn and Y is contained, and it is feasible to prepare the quasicrystal phase-reinforced low-density magnesium alloy. In this article, phase constituents and the effect of reciprocating extrusion on microstructures and properties of the as-cast Mg-6.4Zn-1.1 Y alloy are analyzed. The microstructure of the as-cast Mg-6.4Zn-1.1 Y alloy consists of the α-Mg solid solution, icosahedral Mg3YZn6 quasicrystal, and Mg3 Y2Zn3 and MgZn2 compounds. After the alloy was reciprocatingly extruded for four passes, grains were refined, Mg3 Y2 Zn3 and MgZn2 phases dissolved into the matrix, whereas, Mg3 YZn6 precipitated and distributed uniformly. The alloy possesses the best performance at this state; the tensile strength, yield strength, and elongation are 323.4 MPa, 258.2 MPa, and 19.7%, respectively. In comparison with that of the as-cast alloy, the tensile strength, yield strength, and elongation of the reciprocatingly extruded alloy increase by 258.3%, 397.5%, and 18 times, respectively. It is concluded that reciprocating extrusion can substantially improve the properties of the as-cast Mg-6.4Zn-1.1 Y alloy, particularly for elongation. The high performance of the Mg-6.4Zn-1.1 Y alloy after reciprocating extrusion can be attributed to dispersion strengthening and grain-refined microstructures.