Mg-Zn-Ag合金的微观组织和腐蚀行为外文翻译资料

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材料科学与工程A 435–436 (2006) 579–587

Mg-Zn-Ag合金的微观组织和腐蚀行为

G. Ben-Hamu a, D. Eliezer a,lowast;, A. Kaya c, Y.G. Na b, K.S. Shin b

a内盖夫本古里安大学材料工程系，Beer-Sheva 84105，以色列

b首尔国立大学材料科学与工程学院，San 56-1，

大韩民国，首尔151-744，Gwanak-gu，Sillim-dong

c土耳其科贾埃利材料研究所TUBITAK MAM

2005年6月20日收到; 2006年7月12日收到; 于2006年7月14日接受

摘 要

目前在汽车和电子工业中使用的大多数Mg组分是通过常规铸造工艺生产的。然而，目前迫切需要开发出新的高强度锻造Mg合金，以便在不久的将来广泛应用。在本研究中，开发和表征了新的Mg-Zn-Ag合金。为了评估Ag添加对挤出型Mg-Zn合金的力学性能的影响，用不同量的合金元素检查时效硬化反应和机械性能。用光学显微镜和透射电子显微镜检查样品的微观结构。随着Ag的添加，合金在挤出条件下的晶粒尺寸显着降低。与单次老化处理相比，在具有双重时效处理的合金中发现硬度更高。在双重时效处理的合金中，峰值硬度也较高。在所有热处理条件下，发现Mg-Zn-Ag合金的硬度高于Mg-Zn合金的硬度。此外，向Mg-Zn合金中添加Ag增加了通过浸渍试验测量的腐蚀速率。

copy;2006 Elsevier B.V.保留所有权利。

关键词：Mg-Zn-Ag合金; 挤压; 微结构; 热处理; 浸入式试验

简介

作为结构材料，Mg合金具有几个显着的优点，包括低密度和高比强度。 由于这些优点，近年来在汽车和电子工业中对Mg合金的需求迅速增加。 目前，一些研究人员试图使用压铸和重力铸造和半固体加工等新型铸造工艺来生产大部分镁合金产品[1]。 近年来，合金组成和热处理的改性已经成为铸造合金中改善机械性能[2-5]和耐腐蚀性[6-9]的关键手段。 高强度镁合金在汽车和航空航天工业中的需求日益增长。目 前 主要利用四种不同的合金体系来开发锻造Mg合金，即Mg-Zn，Mg-Al，Mg-Th和Mg-Mn合金[10]。

lowast; 通讯作者. Tel.: 972 8 6461467; fax: 972 8 6472931.

E-mail 地址: deliezer@bgu.ac.il (D. Eliezer).

其中，Mg-Zn合金具有较大的时效硬化反应，来源于过渡相（f3！）的沉淀提供了良好的强度和延展性的[11-16]。 然而据报道，在热处理过程中Mg-Zn合金中晶粒细化难以实现[10]。 目前已经在Mg-Zn合金中添加了包括Zr，RE和Cu在内的几种合金元素，以提高机械性能; Zr用于晶粒细化和强化[17,18]，稀土（RE）用于改善高温特性 [18-20]，Cu用于延展性的改进 [21,22]。 本研究的目的是开发具有改善强度和延展性的新型锻造Mg合金。 研究了Ag添加和不同热处理对Mg-Zn合金拉伸性能的影响。

实验步骤

• 1. 材料

将Mg-Zn合金在低碳钢坩埚中熔化，并用CO 2 0.5％SF 6的气体混合物保护熔融表面。 向熔体中加入纯度为99.99％的元素Zn和Ag。

0921-5093 / - 参见前言copy;2006 Elsevier B.V.保留所有权利。

doi：10.1016 / j.msea.2006.07.109

表 格 1

ZQ6X镁合金的化学成分(wt.%)

Fe 0.150 0.218 0.214 0.172

Si 0.011 0.014 0.013 0.013

在添加合金元素后，将熔体机械搅拌5分钟，并将坩埚直接骤冷到冷水中。本研究中使用的合金名称如下：ZQ6x成分为Mg-6 wt％Zn -xwt％Ag的。将锭在400℃均化，水冷，随后加工得到直径为50mm的坯料。预热后，以25:1的挤出比挤出坯料，得到10mm直径的圆柱棒。挤出在275℃和350℃的温度下进行。采用双重时效处理来最大化过渡期（f3！）对强化的影响，其中样品首次老化低于G.P.的温度范围。然后在较高温度下进行第二次老化处理[12-14]。挤出条件为F，峰值双重老化条件为T5D。合金的化学组​​成如表1所示。

显微硬度

进行显微硬度试验，以便通过维克斯显微硬度试验在200克f的施加载荷和15秒的保持时间下评估时效硬化特性。 机械抛光光学显微镜样品，然后用1％HNO3 24％蒸馏水 75％二甘醇溶液进行化学蚀刻。通过在0℃以下的5％HNO3 乙醇溶液中进行化学蚀刻，制备透射电子显微镜（TEM）薄膜。 通过XRD鉴定现有阶段。

将加样前的清洁样品暴露于溶液（500ml NaCl，用Mg（OH）2饱和3.5％）72小时。 在实验结束时，通过在沸腾条件下在100毫升蒸馏水中浸泡30％CrO 3溶液进行样品清洗。 每次实验后测量重量损失，并以mpy计算腐蚀速率。 将样品在分析天平上称重至plusmn;0.1mg的精度，并在除去其腐蚀产物之前和之后对样品进行拍照。并对结果进行讨论

挤出工艺微结构

表1 显示了ZC60合金在35℃挤出后的T5D条件下的微观结构。是高变形率合计在低于225℃的较低温度下发生的变形。 在350℃的高挤出温度条件下，样品的横截面（图1）表现出高密度的双胞状朝向表面的区域。 当从外表面移动到样品的内部时，双胞数量的减少可能是由于挤出过程中变形的不均匀性，使得朝向表面的方向发生更严重的变形，而较少朝向中心。图2显示了挤出温度对晶粒尺寸的影响。

图. 1. 在ZQ60T5D（挤出温度350℃）下结合。

图. 2. ZQ60 T5D在不同挤出温度下的组织。 （a）275摄氏度; （b）350◦C。

275℃下的较低的挤出温度与350℃相比，晶粒尺寸较小。 这对在更高的温度下更快的动态再结晶进行了解释，产生了更大的晶粒尺寸。图3显示了合金中银含量的增加使得晶粒尺寸减小。 与含银合金相比，没有银的合金的平均晶粒尺寸较大，约为8微米，沉淀密度相当低。 相对较少和较粗的沉淀物修饰晶界，并且在不含银的合金中，晶粒内部看起来含有更细的沉淀物。

随着银含量的增加，晶粒边界和晶粒内的沉淀物密度明显增加，而平均晶粒尺寸减小。

从图中的SEM图可以看出，含1％Ag的合金平均晶粒尺寸减小到约约5f.Lm，具有2％Ag添加量的合金约为2f.Lm，而由于密集的沉淀物，3％Ag添加的合金中晶粒尺寸不再可辨别 。图4显示了挤出温度对ZQ合金显微组织的影响。

挤出温度似乎对微观结构有很强的影响。 随着挤出温度的升高，晶粒尺寸变大。这可以解释为在更高的挤出温度下更快的动态再结晶和晶粒生长。 在所有合金中都可以观察到这种现象。

图. 3. 银版对显微结构的影响，无回火，挤压温度275 ◦C. (a) ZQ60; (b) ZQ61; (c) ZQ62; (d) ZQ63.

图 4. SEM显微照片显示合金在挤出条件下的微观结构。 （a）ZQ60在275℃下挤出，平均粒径为7f.Lm; （b）ZQ60在350℃下挤出，平均粒径为20f.Lm; （c）ZQ61在275℃下挤出，平均粒度：3f.Lm; （d）ZQ61在350℃下挤出，平均粒径为10f.Lm。

图5显示了在275℃下挤出后，T5D处理对ZQ63合金微观结构的影响。合金的晶粒尺寸（F条件）为2f.Lm，相同T5D条件后的合金， 在处理（F和T5D）之间的比较中，沉淀物的量高且非常相似。

在350°C回火后，我们看到一个平行的沉淀（我们看到

这也是在回火之前），但是我们在ZQ63合金（3％的

Ag）中只看到更明显的沉淀，这种合金的沉淀物具有大

的尺寸和长度。 这种沉淀是在挤出过程之前在铸锭中产生的。利用进行透射电子显微镜研究以更详细地解析微结构。 图6显示了不同的沉淀物大小和沉淀位点。 观察到较粗的析出物在晶界上形成，而在晶粒内形成更细的析出物（图7）。 观察到一般沉淀物形状大致等轴并且其分布均匀。 从其整体结构的非特异形状和随机分布来看，可以假设至少在其当前生长阶段中不存在特定的晶体关系。

图. 5. 在275℃下挤出后，处理对ZQ63合金显微组织的影响. (a) F; (b) T5D.

图6. Ag17Mg54在晶界和晶粒内沉淀。

XRD分析

图8显示了所有四种合金的XRD图谱和峰值鉴定。

在没有银添加的合金的光谱中，由于MgZn2和Mg51Zn20相的峰在回火之前相对较弱。 随着合金的银含量增加，MgZn2的峰强度下降，而Mg51Zn20和Ag17Mg54的峰强度增加。 Mg51Zn20和Ag17Mg54-ε！ 是室内的非平衡沉淀物。 这些相具有相同的晶体结构和类似的晶体尺寸，即正交的，并且在相同的空间晶格中。 在T5D条件下回火后，析出物形成趋势相同（图9）。

在350℃下挤出后，XRD光谱仅显示没有银的基体合金的镁基峰。

该合金的共晶温度为325℃，低于350℃的挤出温度。 因此，合金保持固溶。 随着银添加，Mg51Zn20或Ag17Mg54相的峰开始出现在XRD光谱中（图10）。 在T5D条件下回火后，在没有添加银的合金中观察到MgZn2相。 然而，含有银的合金XRD图谱显示Mg51Zn20或Ag17Mg54仍然存在，但MgZn2正在逐渐消失（图11）。

微观强度测试

银添加对增加合金硬度的影响已经在图1和图2中示出。 由于较高的挤出温度使晶粒尺寸较大，导致较低的硬度水平。 挤出后的老化在较高温度下挤出后，即在350℃下更显著地增加了硬度水平。 在275℃下挤出后，使用合金ZQ63获得最高的硬度。

图. 7. 粗Ag17Mg54沉淀物的TEM图像和从该颗粒获得的电子衍射图。

图. 8. 合金ZQ6X-F在275℃挤出后的XRD图。 注意，属于Mg基体的峰位置已经用结晶指数表示。

图 9.在275℃下挤出后，合金ZQ6X-T5D的XRD图。 注意，属于Mg基体的峰位置已经用结晶指数表示。

腐蚀行为测试

在实验中使用浸渍试验，以了解Ag添加对镁合金耐腐蚀性的影响。图14显示了Ag元素的添加和热处理对ZQ6x合金腐蚀速率的影响。 在F和T5D条件下，向Mg-Zn合金中添加银增加了与ZQ60合金相比的挤出型合金的腐蚀速率。 在T5D热处理后，ZQ6x合金的腐蚀速率显着增加。

讨论

本研究着重于Mg-Zn体系银添加量的显微组织改变，Mg-Zn-Ag合金体系的沉淀类型和挤出加工以及挤出后老化对腐蚀行

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