Al含量对Mg-Sn-Ca合金微观组织与力学性能的影响

武华健¹，程仁山¹，李景仁¹，谢东升¹，宋锴²，潘虎成¹，秦高梧¹

1. 东北大学材料学院材料各向异性与织构教育部重点实验室2. 中国核动力研究设计院

摘 要：系统研究了Al含量对铸态和挤压态Mg-2.5Sn-2Ca-x Al （x=2、4、9,质量分数,%）合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Al含量的升高,合金的强度有所降低,延伸率增加。Mg-2.5Sn-2Ca-2Al、Mg-2.5Sn-2Ca-4Al和Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金的屈服强度分别约为370、325和290 MPa,延伸率分别约为6.2%、11.0%和12.0%。第四组元Al元素的加入改变了Mg-Sn-Ca合金中纳米尺寸第二相的类型和含量。Mg-2.5Sn-2Ca-2Al和Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金中分别形成高密度的G.P.区和Mg₁₇Al₁₂第二相,Mg-2.5Sn-2Ca-4Al合金中未见明显的纳米相析出。高密度的G.P.区阻碍再结晶晶粒长大的效率较Mg₁₇Al₁₂纳米相更为显著,因此Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金的再结晶晶粒更为细小（约0.5μm）。同时TEM观察表明,Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金的晶粒内部还存在较高密度的位错,且这些位错一般与G.P.区伴生,因而合金内部还保留有较高密度的亚晶片层组织（片层厚度0.2～1.0μm）。大量G.P.区以及残余位错的存在会成为新产生位错运动的障碍,这些均会对Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金高的屈服强度做出贡献,但同时也会损伤合金材料的塑性。在Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金中,由于高含量Al元素的存在以及Mg₁₇Al₁₂纳米相阻碍位错运动能力相对较弱,导致残余位错密度更低,所以Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金表现出了更大的晶粒尺寸、较低的屈服强度以及更高的塑性。

关键词：镁合金;晶粒细化;第二相;动态再结晶;强度;