添加元素对Mg-3Si合金组织影响

崔斌^1,2，杨柳^1,2，邓运来^1,2，谭军^1,2，张骞^1,2，王婷^1,2

1. 中南大学材料科学与工程学院2. 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室

摘 要：采用扫描电镜、X射线衍射对合金组织进行观察,研究在Mg-3Si（质量分数/%,下同）合金陆续添加Zn,Nd,Gd,Y元素后微观组织演变规律。结果表明:Mg-3Si合金中Mg₂Si粒子具有初生和共晶两种明显不同的形貌;添加3%Zn元素后的Mg-3.0Si-3.0Zn合金中,初生Mg₂Si粒子粗化,共晶Mg₂Si粒子完全消失;在Mg-2.0Nd-3.0Zn-3.0Si合金中,Nd元素的加入能有效地细化初生Mg₂Si粒子并生成少量的Mg₄₁Nd₅粒子;继续添加Gd,Y元素后,在Mg-8.0Gd-4.0Y-2.0Nd-3.0Zn-3.0Si合金中的Gd₅Si₃和YSi等粒子急剧增加而Mg₂Si粒子含量大大减少。通过Thermo-Calc热力学软件的热力学计算表明:Gd₅Si₃,YSi的吉布斯自由能低,Gd,Y原子与Si更容易形成化合物。在Mg-8Gd-4Y-2Nd-3Zn-3Si合金中,Gd₅Si₃,YSi,Mg₂Si三种化合物的室温吉布斯自由能分别为-9.56×10⁴,-8.72×10⁴,-2.83×10⁴J/mol,粒子的质量分数分别为8.07%,5.27%,1.40%。

关键词：微观组织;热力学;Mg2Si粒子;吉布斯自由能;