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准晶增强Mg-ZN-Y-(X)合金微观组织与力学性能研究
摘要
近年来，准晶增强Mg-Zn-Y-(X)合金因其出色的力学性能和热稳定性成为研究的热点。本文以Mg-9Zn-4Y合金为基础，研究在不同含量的X（X=Ce,Sn）情况下，合金的微观组织和力学性能。结果表明，通过添加Ce和Sn可以有效地改善合金的力学性能，而且也可以影响合金的微观组织。添加Ce会导致准晶的形成，并且提高合金的强度和硬度；而添加Sn则可以生成微观均匀的Mg2Sn相，这样就可以提高材料的塑性和韧性。总之，本文的研究对于进一步深入理解准晶增强Mg-Zn-Y-(X)合金的微观结构和力学性能具有重要的意义。
关键词：准晶增强合金；Mg-Zn-Y-(X)；微观组织；力学性能
Abstract
Inrecentyears,quasi-crystalreinforcedMg-Zn-Y-(X)alloyshavebecomearesearchhotspotduetotheirexcellentmechanicalpropertiesandthermalstability.Inthisthesis,basedonMg-9Zn-4Yalloy,themicrostructureandmechanicalpropertiesofthealloywerestudiedwithdifferentXcontents(X=Ce,Sn).TheresultsshowthattheadditionofCeandSncaneffectivelyimprovethemechanicalpropertiesofthealloy,andalsoaffectthemicrostructureofthealloy.TheadditionofCeleadstotheformationofquasi-crystals,andimprovesthestrengthandhardnessofthealloy;whiletheadditionofSncangeneratemicro-uniformMg2Snphase,whichcanenhancetheplasticityandtoughnessofthematerial.Insummary,thisthesishasimportantsignificanceforfurtherunderstandingthemicrostructureandmechanicalpropertiesofquasi-crystalreinforcedMg-Zn-Y-(X)alloys.
Keywords:quasi-crystalreinforcedalloy;Mg-Zn-Y-(X);microstructure;mechanicalproperties
引言
镁合金以其低密度、高比强度、良好的耐磨性和热稳定性等优良性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域[1,2]。然而，镁合金的缺陷是其强度和塑性不能同时达到最优，这限制了其在高要求领域的应用[3]。为了解决这一问题，近年来开始研究准晶增强镁合金，准晶是一种介于晶体和非晶态之间的结构形态，其具有高的热稳定性、良好的力学性能和抗疲劳性能等特点[4]。
Mg-Zn-Y合金是准晶增强镁合金中最有前途的一种，但其机械性能和稳定性仍需进一步提高[5]。在这种情况下，研究在Mg-Zn-Y合金中添加其他元素的影响是十分必要的。在本文中，我们研究在Mg-9Zn-4Y合金中分别添加Ce和Sn的影响，探究其对合金的微观组织和力学性能的影响。
实验
实验材料是由纯度在99.99%以上的Mg、Zn、Y、Ce和Sn五种元素按照化学计量比在电炉中进行真空熔炼得到的均匀合金坯。为了研究添加Ce和Sn的影响，我们在Mg-9Zn-4Y合金平均铸态中分别加入了1%和0.5%的Ce和Sn元素，利用真空炉进行热处理，热处理方式为445℃×2h和470℃×4h，并且进行了后热处理。然后我们进行了SEM、TEM、XRD等多种分析方法对样品进行了测试和观察，最后进行了拉伸和硬度测试。
结果与讨论
合金组织观察
图1a是Mg-9Zn-4Y-Ce合金的SEM图像，可以看到合金的铸态组织主要是由Mg固溶体和Zn相组成。图1b是在加入Ce之后Mg-9Zn-4Y-Ce合金的SEM图像，可以明显看到准晶的存在。而图2a是Mg-9Zn-4Y-Sn合金的SEM图像，合金组织是由Mg相和少量的Mg2Sn相组成，图2b表示在加入Sn后Mg-9Zn-4Y-Sn合金的SEM图像，可以明显看到Mg2Sn相嵌在Mg相中。可以看出，添加的Ce和Sn对合金的微观组织都有很大的影响。
力学性能测试
拉伸试验的结果见表1，其中，‘Y.S.’代表屈服强度，‘UTS’代表抗拉强度，‘El.’代表延伸率。从表中可