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镁合金以其独特的优点和丰富的资源,正广泛地应用于航空航天业、汽车工业和通讯电子等领域。Mg-Zn-Y合金以其高强度和高抗蠕变能力而备受关注,然而Mg-Zn-Y合金铸态组织的晶界处存在网状分布的脆性第二相,这些不利影响严重阻碍了其作为结构材料的进一步推广使用。
利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、带能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)等分析手段,系统地研究了Sb、Bi对Mg-4Zn-Y合金组织和性能的影响,从而为研制新型高性能镁合金提供理论依据。
含Sb铸造镁合金Mg-4Zn-Y-xSb(x=0.5,1,2)的显微组织主要由基体α-Mg、三元相I(Mg3Zn6Y)、和YSb组成,随着Sb含量的增加,合金晶界上准晶相Mg3Zn6Y的形态逐渐由半连续网状变为分散均匀的颗粒状。Sb的加入,能明显降低合金的液相线。液相线从Mg-4Zn-Y合金的600℃下降到添加1％Sb的583℃,结晶温度间隔减小了17℃。合金的拉伸强度、塑性、硬度随着Sb含量的增加而提高,但Sb含量过大时合金的综合力学性能下降。Sb加入到Mg-4Zn-Y合金中,使合金的耐腐蚀性能下降。在3.5％NaCl水溶液腐蚀实验中,含量为2％Sb的合金耐腐蚀性能最差。Sb在镁合金中能形成高熔点的YSb第二相,能阻止高温下晶界的滑移和位错的攀移,从而可以提高镁合金的抗蠕变性能。
含Bi铸造镁合金Mg-4Zn-Y-xBi(x=0.5,1,2)的显微组织主要由基体α-Mg、三元相I(Mg3Zn6Y)、和Y5Bi3组成,合金晶界上的相由半连续网状分布变为断网分布。Bi的加入,液相线从Mg-4Zn-Y合金的600℃下降到添加1％Bi后的593℃,结晶温度间隔减小了9℃。Mg-4Zn-Y-xBi合金的极化行为结果表明,随着Bi含量的增加,腐蚀电流密度增加,降低了Mg-4Zn-Y合金的耐腐蚀性能。当Bi的含量为1％时,Mg-4Zn-Y-xBi合金的力学性能和抗蠕变性能最好。