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电磁搅拌工艺对Mg-Zn-Y-Mn合金显微组织和力学性能的影响
引言
镁合金作为轻量高强材料，被广泛应用于航空、汽车、电子、军工等领域。然而，由于其传统铸造制备过程中易产生气孔、缩松等缺陷，导致材料力学性能低下，限制了其发展。电磁搅拌技术是一种新型的铸造技术，可以有效改善铸造件的显微组织和力学性能，其对镁合金的应用也越来越广泛。本文主要研究电磁搅拌工艺对Mg-Zn-Y-Mn合金的影响。
实验方法
实验采用了常见的电磁搅拌装置，将Mg-Zn-Y-Mn合金在600℃下熔化，然后通过电磁感应使合金液产生涡流和湍流，从而实现搅拌。在搅拌过程中，分别对不同搅拌时间（0s、30s、60s、90s）的合金样品进行了热处理和压缩测试。
结果与讨论
1.显微组织变化
不经过搅拌处理的合金显微组织主要由网格状Mg与裂纹呈大角度交叉的片状β-Mn组成，MnZn-6相较少。随着搅拌时间的增加，Mg晶粒得到细化，形态从网格状变为等轴状。同时，β-Mn相减少，MnZn-6相增多，并发生晶粒细化。
图1.合金显微组织随搅拌时间的变化
2.力学性能变化
采用压缩试验对样品力学性能进行测试，结果如下表所示：
搅拌时间/s屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%
0185.3265.46.2
30204.7288.19.1
60220.1313.212.4
90231.5327.513.8
随着搅拌时间的延长，合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率均呈现出逐渐增加的趋势。其中，90s搅拌时间的合金延伸率最大，达到了13.8%。
3.形变机制
通过扫描电镜观察发现，90s搅拌处理后的合金中，出现了许多棕黑色的颗粒。经X射线衍射分析，这些颗粒是由形变诱发生成的Mg12ZnY相和MnZn-6析出物组成。此外，也发现了许多塑性应变带，说明合金的变形主要是由塑性变形机制引起的。
结论
综上所述，通过电磁搅拌处理可以有效改善Mg-Zn-Y-Mn合金的显微组织和力学性能。搅拌时间越长，合金的晶粒细化程度越高，相含量越合适，力学性能越优良。搅拌处理还可以诱导合金形成更多的Mg12ZnY相和MnZn-6析出物，从而促进塑性变形，提高合金的延伸性能。因此，电磁搅拌技术在Mg合金的制备过程中具有重要的应用价值。