《表1 Mg-6Zn-0.4Zr和Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr非枝晶组织EDS分析结果》

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《添加Sm对不同尺寸Mg-6Zn-0.4Zr镁合金坯料非枝晶组织演变的影响》

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为了进一步研究Mg-6Zn-0.4Zr和Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金非枝晶组织的精细特征，用SEM来表征合金半固态组织形貌。图8分别是坯料尺寸Φ10mm的Mg-6Zn-0.4Zr和Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金在610℃保温30min的SEM组织。由图8（a）和（b）看出，通过等温热处理形成的非枝晶组织由初生的α1-Mg颗粒和包裹在共晶组织中二次凝固形成的α2-Mg颗粒组成[11]，其中，部分α2-Mg颗粒是在α1-Mg颗粒表面形核和长大的。这是由于重熔过程处于动态平衡过程，熔化和凝固同时进行。α1-Mg和α2-Mg周围的共晶组织呈蜂窝状。同时可以看到，添加2%Sm后，初生α1-Mg颗粒的尺寸显著减小，且变为较圆整的等轴晶；同时看到共晶组织中包裹的α2-Mg颗粒的数量增多且尺寸减小（图8 （b）） 。此外，共晶组织的形态也发生了明显的变化，相对于Mg-6Zn-0.4Zr合金（图8 （a）） ，Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金的共晶组织变得较为致密，且尺寸有所增加。对两种实验合金获得的α1-Mg和α2-Mg进行EDS分析，其结果如表1所示。由表1可以看出，非枝晶组织演变过程中，水淬形成的α2-Mg颗粒中Zn、Zr及Sm原子分数明显高于初生α1-Mg颗粒，这是由于非枝晶组织演变是在熔化和重结晶的动态变化中完成，初生共晶组织在等温热处理过程中，原子获得足够的能量进行长程扩散且向晶内迁移。此外，在重熔过程中固相颗粒的空位浓度增加，有利于晶界处的原子向晶内长程扩散，故在二次凝固过程中形成的α2-Mg颗粒中Zn、Zr及Sm原子多于α1-Mg颗粒。图8（c）和（d）为合金的背散射像。由于背散射像的衬度与原子序数有关，图8（c）和（d）中较亮的区域代表原子序数较大的原子。从图8（c）看出，Mg-6Zn-0.4Zr合金经重熔后的液相通过水淬凝固形成的共晶组织主要为富Zn的共晶组织，且共晶组织部分区域偏聚Zn（见图8 （c）长方形标注） 。这是由于Zn在Mg中的固溶度为6.2%，因此，在水淬快速凝固过程中Zn原子不能完全固溶。当添加2%Sm后，共晶组织中偏聚Zn的现象消失。这是由于2%Sm的加入使合金的液相线降低，且原始铸态组织中形成的低熔点共晶相数量增加，在非枝晶组织演变过程中，晶界处的共晶组织熔化得较为充分，并逐渐向α1-Mg和α2-Mg中固溶，使得共晶组织中Zn的分布趋于均匀。