Mg-Sn系合金的組織演變及強韌化研究.pdf

1、作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金在汽車、航空航天、電子通信及國防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被譽為“21世紀綠色工程材料”。Mg-Sn系合金因其較好的抗蠕變性能和優(yōu)異的沉淀硬化效應(yīng)而在高強高韌變形鎂合金研發(fā)方面極具潛力。本文以Mg-5Sn合金為基體合金，以Ba、Li、Al、Zn、Gd為合金化元素，采用帶氬氣保護的電磁感應(yīng)熔煉爐制備出9種成分不同的合金。利用X射線熒光光譜儀（XRF）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線

2、衍射儀（XRD）、能量色散X射線譜儀（EDS）和力學(xué)性能測試儀等設(shè)備研究了合金化元素Ba、Li、Al、Zn、Gd及5％壓縮預(yù)變形對Mg-Sn系合金顯微組織及力學(xué)性能的影響，以此豐富鎂合金合金化及強韌化理論。
　　以Mg-5Sn合金（主要由α-Mg基體和Mg2Sn相組成）為研究對象，添加Ba或Li元素后，從顯微組織方面發(fā)現(xiàn)：合金中形成了新的BaMg2Sn2相或Li2MgSn相。BaMg2Sn2相呈針狀或羽毛狀結(jié)構(gòu)，主要分布在合金的晶

3、界上，在TEM高分辨像中發(fā)現(xiàn)它是由許多直徑小于50 nm的細小納米顆粒組成，這一點和常規(guī)的第二相是由單一的顆粒組成有很大不同，其形成機理可以用定向附著生長機制加以解釋。Li2MgSn相和Mg2Sn相具有相同的晶體結(jié)構(gòu)和相近的晶格常數(shù)，在鑄態(tài)合金中以典型的層片狀共晶組織存在。Ba和Li元素的添加在一定范圍內(nèi)均可以顯著細化合金的晶粒，其作用機理是溶質(zhì)原子的偏聚和金屬間化合物對晶粒長大的強烈阻礙作用。其中Li元素對合金組織演變的影響以溶質(zhì)原子

4、的偏聚為主，而Ba元素對合金組織演變的影響以金屬化合物的阻礙作用為主。
　　添加Ba或Li元素后，從力學(xué)性能方面發(fā)現(xiàn)：Ba對合金的力學(xué)性能主要為惡化作用，體現(xiàn)在隨著Ba含量的增加，擠壓態(tài)合金在拉壓測試中的強度和延伸率都呈降低的趨勢。其機理是Ba的加入一方面使合金中生成了大量不固溶于α-Mg基體的硬脆相BaMg2Sn2相，該相擠碎后的尺寸較動態(tài)析出的Mg2Sn相大，使得第二相有效間距變大，對柱面滑移和{10-12}孿生的阻礙作