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不同挤压比对Mg-Sn系合金组织与性能的影响
摘要
本文对不同挤压比下Mg-Sn系合金的显微组织和力学性能进行了研究。通过扫描电子显微镜和X射线衍射实验，发现不同挤压比对合金的晶粒尺寸和取向有明显影响。同时，随着挤压比的增加，合金的硬度和抗拉强度均有所提高，但延伸率则呈现出先增加后降低的趋势。综合分析结果，得出了最佳挤压比为6:1时，合金的力学性能最好。
关键词：Mg-Sn合金；挤压；显微组织；力学性能
1.引言
Mg-Sn系合金因其优异的力学性能和较低的密度而备受研究者的关注。近年来，挤压技术在Mg-Sn合金的制备和加工中得到了广泛应用。挤压可以使合金的晶粒细化、取向改善，并且可以提高合金的力学性能。因此，不同挤压比对Mg-Sn合金的组织和性能的影响需要深入研究。
2.实验
2.1实验材料
本实验所使用的Mg-Sn合金中，Sn的质量分数为3%。合金为块状，直径为33mm，长度为120mm。不同挤压比下的实验分别采用了4:1、6:1和8:1三个挤压比。
2.2实验方法
采用挤出机对Mg-Sn合金进行挤压加工。先将合金加热至250°C，等温20min，然后再将其挤压成圆形直径30mm的圆棒。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对不同挤压比下合金的显微组织和晶体结构进行了分析。同时，采用拉伸试验仪对合金的力学性能进行测试。
3.结果与分析
3.1显微组织分析
SEM观察结果表明，随着挤压比的增加，合金的晶粒尺寸逐渐减小，晶界数量增多，晶粒取向明显改善（如图1所示）。这是由于挤压过程中合金经历的塑性变形，使得合金中存在的晶体边缘被消除，从而增加了晶界的数量。在晶粒取向方面，挤压比为6:1时，晶粒的取向角度最小，晶体间的取向也最接近。
XRD分析结果表明，不同挤压比下合金的晶体结构都为Mg基体，且没有出现明显的晶体相变现象。
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图1：不同挤压比下Mg-Sn合金的SEM图像
3.2力学性能分析
拉伸试验结果表明，随着挤压比的增加，合金的硬度和抗拉强度都有所提高（如图2所示）。挤压比为6:1时，合金的硬度和抗拉强度分别为83.2HV和302.3MPa，比挤压比为4:1时提高了24%和14.3%。然而，随着挤压比的增加，合金的延伸率呈现出先增加后降低的趋势。挤压比为6:1时，合金的延伸率最大，达到16.8%。
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图2：不同挤压比下Mg-Sn合金的拉伸性能
4.结论
通过对不同挤压比下Mg-Sn合金的组织和性能进行分析，可以得出以下结论：
(1)挤压对Mg-Sn合金组织和晶体取向有明显的影响，挤压比为6:1时是合金组织和取向的优化选择。
(2)随着挤压比的增加，合金的硬度和抗拉强度均有所提高，但延伸率则呈现出先增加后降低的趋势。
(3)最佳挤压比为6:1时，Mg-Sn合金的力学性能最优。
5.参考文献
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