论文摘要
镁合金由于其特殊的性能优势,正在受到越来越多的关注。但是,与钢铁材料和铝合金相比,镁的合金化研究还很落后。合金化的根本目的之一就在于探索有效的强化相和强化机制。对于Mg-Zn-RE系合金的关注,正是由于稀土元素与Mg、Zn之间能够形成种类较多的化合物,其中多数熔点较高,而含Zn的Mg基固溶体又可能实现时效强化,有望产生特殊强化效应。但是迄今为止,Mg-Zn-Nd系相图还远没有给出足以指导合金设计的明确信息,已有的关于低Nd侧的研究结果存在明显差别,以至于无法据此判定低Nd侧合金的平衡组织。本研究采用合金平衡组织结构分析法,通过对Mg49.5Zn49.5Nd1、Mg78Zn20Nd2、Mg62Zn34Nd4、Mg93Zn2Nd5、Mg75Zn20Nd5、Mg70Zn12Nd18、Mg60Zn30Nd10、Mg70Zn28Nd2、Mg70Zn17Nd13、Mg75Zn17Nd8和Mg67Zn25Nd8共11个三元合金350℃、300℃和200℃平衡组织所进行的显微组织观察、电子探针微区成分分析、X射线衍射及电子衍射结构分析,确定了Mg-Zn-Nd系低Nd侧部分三元化合物的结构和成分范围,及其350℃-200℃的相平衡关系和平衡相成分。研究表明,在Mg-Zn-Nd系低Nd侧存在一个六方结构的三元化合物T1,晶格常数约为a=b=1.5nm, c=0.87nm;成分范围为Mg:28.1-32.0at%, Zn:62.0-65.5at%, Nd:6.0-7.4at%。底心正交晶体结构的三元化合物T2相和面心立方结构的三元化合物T3相也存在于Mg-Zn-Nd系低Nd侧。T2相的晶格常数约为a=0.96nm, b=1.12nm, c=0.94nm;成分范围为Mg:60.2～63.5at%, Zn:28.7-32.3at%, Nd:7.9-8.4at%。T3相的晶格常数约为a=0.7nm,成分约为Mg:31at%, Zn:44.5at%, Nd:24.5at%。这三个三元化合物在350-200℃的温度区间都可稳定存在。研究还确定了Mg-Zn-Nd系低Nd侧350～200℃的部分相平衡。实验结果表明在Mg-Zn-Nd系低Nd侧350℃的等温截面相图中,存在L+MgZn+T1、L+Mg+T1、Mg+T2+T3、Mg12Nd+T4+T5和Mg+T5+T6五个三相区；并可由相关系推测,可能还存在Mg+Tl+T2、Mg+T3+T6和Mg+Mg12Nd+T5三个三相区。温度低于300℃时,Mg-Zn边二元系不再有液相存在,在300℃和200℃的Mg-Zn-Nd系低Nd侧等温截面相图中不存在三相区L+MgZn+T1和L+Mg+T1,取而代之的是三相区Mg+MgZn+T1,其它相区均与350℃时一致。三元化合物T4相成分约为Mg:70.6at%, Zn:8.7at%, Nd:20.7at%; T5相成分约为Mg:60at%, Zn:18.3at%, Nd:21.7at%; T6相成分约为Mg:46.4at%, Zn:29.5at%, Nd:24.1at%。
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