《表1 稀土镁合金激光修复后不同区域成分(质量分数，%)》

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《高功率激光修复稀土镁合金铸件的组织和力学性能》

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图4为镁合金修复样品的SEM图片。由图4可以看出，修复层的厚度约为4 mm（图4(a）)。表面微观形貌显示，经激光修复后在基体表面形成了平整、致密连续的、厚度均匀并与基体结合良好的稀土镁合金修复层。图4（a）中黑色方框的位置B、C、D分别为修复层内部、熔合线（图4(c）中细线)附近以及靠近基体处的典型区域，高倍SEM图分别是图4（b）、（c）以及（d）。由图4（b）可以看出，修复层由颗粒状的等轴晶（标有数字2）以及晶间树枝晶（标有数字1）组成，晶粒明显细化。结合EDS以及XRD各种晶粒相分析结果列在表1中。由表1可知，修复层中灰色颗粒状等轴晶为α-Mg相，大小为2～5μm，如图4（b）中2所示。在稀土镁合金修复层中，主要的第二相是沿三叉晶界分布的树枝状的以及短棒状的树枝晶。通过相应的EDS能谱确定相结构和成分，Mg与Nd的原子比接近12∶1，可以推出晶界第二相为β-Mg12Nb相（体心四方结构，a=b=1.031 nm，c=0.693 nm）[4]，颗粒大小为1～2μm，如图4（b）中1所示。由图4（c）可以观察到焊缝组织与热影响区组织相互啮合。热影响区受到激光修复热循环作用影响后，晶粒尺寸变化不大，晶粒粗化现象不明显，与母材晶粒相差无几。也就是说即使经历了激光修复热循环的作用，镁合金激光修复层与基体结合区的晶粒也没有发生明显的长大，稀土镁合金在激光修复过程中没有发生相变，这是由于激光焊接冷却速度过快[11]，镁合金导热性能优良，而基体本身也为晶粒尺寸较大的铸造组织，热影响区和基体属于零过渡。图4（d）为基体的组织形貌图，可以明显地看到两种析出相，一种析出相链状分布，晶粒内部沿着不同的方向析出；另一种析出相为岛状分布，在晶粒内部和晶界处均有分布。这说明铸态稀土镁合金经T6热处理后，晶界处的第二相消失，取而代之的是以弥散分布的团簇状析出相以及一些由金属间化合物颗粒构成的链状颗粒带，该相大部分分布在晶粒内，只有少量存在于晶界处。结合EDS以及XRD分析基体的等轴晶粒如图4（d）中所示，标注数字“4”的部分由α-Mg相构成；晶界处部分呈岛状，如图4（d）中标数字“3”部分，为β-Mg12Nb与α相依附存在。这充分说明激光修复铸造镁合金焊接稳定性很好。XRD的分析（图5）表明，热处理态稀土镁合金基体主要由等轴晶α-Mg相组成，晶界狭窄，晶界基本上不存在第二相。晶粒内部分布有团簇状以及链条状的第二相，第二相主要为β-Mg12Nd相。其中α晶粒尺寸约100μm，β晶粒尺寸5～10μm，β相体积分数约10%（如图1所示）。修复层金属与基体金属中间相均为Mg12Nd相。由Mg-Nd相图可知[13]，当Nd质量分数为2%～3%其析出的平衡组织为Mg41Nd5，而Mg12Nd为非平衡组织，这说明基体及修复层组织均发生了非平衡凝固。