GPa级超高压下Mg-6Zn-1Y合金晶体形态及凝固组织分析.pdfVIP

第42卷 第11期 稀有金属材料与工程 V01．42，No．11 2013焦 11月 RAREMETAL～¨(11ZR队LSANDENGINEERING November2013 及凝固组织分析 林小娉1，董允1，徐瑞2，郑润国1，焦世辉1 (1．东北大学，辽宁沈阳110819) (2．燕山大学，河北秦皇岛066004) 结果表明：GPa超高压下凝固，随着凝固压力的增大，n．Mg晶体形态由1．03×0‘9GPa(常压)下的树枝晶一细树枝晶一 和S-M943Zn4Y3相3相组成，2～6 Mg-Zn-Y三元相4相组成。 关键词：GPa级超高压；Mg．6Zn．1Y合金；晶体形态；凝固组织 文献标识码：A 中图法分类号：TGl46．2+2 文章编号：1002．185X(2013)11-2309-06 对于金属材料凝固而言，温度和化学成分是2个 1 实 验 重要的热力学变量，通过研究可知它们对凝固组织产 生了重大影响。而对于影响凝固过程的另一个热力学 实验原材料为：镁锭，锌锭和金属钇(纯度为 参数哪力，目前的研究还比较缺乏。压力达到GPa 数量级时，极大地改变了合金凝固过程的热力学和动 验方法为：采用2RRL．M8型真空电阻熔炼炉熔炼， 力学条件[1’2】，使得合金最终的组织形态和相分布都 熔化温度为760℃，保温时间30min，将熔化好的合 与常压下完全不同，甚至可以改变常规条件下的相变 金液体浇注到经450℃预热的金属型中，浇注成直径 顺序，从而有利于一些新相或新材料结构的生成[3-6]。为30mm×120 例如在高压的情况下可成功制备出大块非晶【7】、大 光谱分析实验合金的最终成分为：Mg．5．89Zn一 块纳米晶[81、高瓦超导材料[9]等。目前，超高压技术1．03Y(质量分数，％)。将铸造样品经过充分退火后，线 的研究与应用主要是针对某些新型功能材料，对于合 切割成直径4mm，长4mm的高压试验用试样，采用 金的高压凝固行为研究还处于探讨阶段。 CS一1B型高压六面顶压机进行高压试验。试验压力设 金属或合金在高压下凝固时，会产生许多不同于 定2、3、4、5和6 常压下凝固时的现象，金属或合金的某些物性(如熔 程理论计算与实测值，将不同凝固压力所对应的加热 化温度、导热系数、结晶潜热、密度等)会发生显著 温度分别设定为1100、1 变化[10-13】。在高压下由于溶质扩散系数下降，元素的(尽量保证其过热度基本相同)。将直径4mm，长4 固溶度得到极大扩展，改变了溶质分配系数，导致高 mm的高压用试样装入如图1所示的组装套中，然后 压下凝固界面稳定性、凝固组织发生变化，晶粒尺寸 将组装好的石墨组装套放入高压六面顶的腔体位置， 细化[14,15]。目前高压凝固镁合金的报道还比较少，镁锤头对准后开始高压凝固试验【201。先将压力升高到预 基合金凝固研究主要局限于普通凝固和快速凝固[16-19]，设压力，同时启动测温装置，并快速加热到预设的熔 因此，研究镁基合金在高压下凝固时其组织结构与相 化温度，在该温度下保温保压15min，关闭电源停止 的变化，对探索镁基合金的未来发展具有重要意义。 加热，待自然冷却到室温，卸压后取出试样，供测试 分析用。冷却曲线用X-Y记录仪测量，根据冷却曲线 本工作选用Mg一6Zn．Y合金作为研究对象，研究其高 K／s。 压下的凝固组织形貌与相转变。 (图2)估算冷却速率约为300 收稿日期：2012．1