《表2 图7c中各点的EDS分析结果》

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《Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn镁合金的半固态组织演变》

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为进一步确定Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn合金半固态组织的相成分和组织特征，采用SEM及配套的EDS对585℃×30 min的试样进行分析，图7为合金的显微组织。由图7a左下角的光学显微组织可以看出，半固态组织由白色初生α1-Mg颗粒、次生等轴α2-Mg小颗粒以及黑色的共晶液相组成，分别对应于图7a右上方SEM显微组织，红色箭头标示出了组织的形貌:共晶组织和α2-Mg整体呈蜂窝状镶嵌于α1-Mg周围（图7a中的红圈标示），A处为白色点状，是因Zn、Cu和Mn富集优先熔化而形成的小“液池”，B为初生α1-Mg颗粒，C处为共晶液相，D处蜂窝眼为次生等轴α2-Mg颗粒。由图7b可得，α2-Mg颗粒均匀分布于α1-Mg周围。结合EDS分析可知（见表1），α2-Mg中Mg含量明显下降，溶质Zn和Cu含量上升，研究[23]表明:在保温处理过程中，重熔和结晶是动态平衡的过程，α1-Mg晶界处的溶质浓度较高因此优先熔化，重熔时，溶质原子会再次发生固溶，致使次生组织中Zn和Cu含量增加。Zhang等[25]认为，初生共晶组织在等温重熔过程中，原子获得足够的能量，且固溶过程中增加了空位，这有利于长程扩散而形成了前面描述的结果。也可能是在浇注时的快速冷凝过程中形成了中间相亚稳相和空位，保温重熔时，亚稳相优先熔化，空位因不稳定而易迁移至初生相边界，重熔时溶质原子固溶到空位中，故二次凝固组织中溶质Zn和Cu浓度比初生组织中偏高[26]。对图7c进行EDS分析结果如表2所示，点A、B处的Zn和Cu含量比点C、D和E、F处高，这可能是共晶晶界处溶质含量比基体高，因而熔点较低，在重熔时优先熔化，但Mg基体因熔点高而未熔，阻挡了溶质原子的流动扩散通道，在水淬后以“液池”状存在；也可能是在重熔时，溶质原子富集区因枝晶包裹而无法扩散，使得A处的Zn和Cu含量偏高。与初生α1-Mg基体（F点）相比，边沿处（C、D点）的Zn、Cu含量高（见图7c和表2），冯凯等[23]认为是初生共晶组织晶界处高浓度的共晶组织在保温过程中优先熔化，水淬时会有部分溶质原子固溶到基体所致。初生基体的溶质浓度最低，是因为其在重熔时会向液相偏析出，越靠近初生基体边沿直至蜂窝共晶组织时，溶质含量依次升高。初生半固态颗粒的形成如图7d所示，在保温过程中，枝晶根部会优先熔化，出现“颈缩”甚至熔断（见图7d红色圈出部分标示），最终形成α1-Mg颗粒。“液池”的存在和扩展也是大颗粒分离成小颗粒的主要方式之一，其形成归因于以下两方面[26-27]:一是晶粒内部的Cu、Zn和Mn富集区在重熔时优先熔化形成小“液池”；二是在保温热处理初期，枝晶壁搭接处的共晶相在重熔时转化为小“液池”。如图7f所示，因成分偏析和能量起伏的存在，在重熔过程中，“液池”依次按A-B-C-D的过程扩展和长大，随保温时间的延长，“液池”继续扩展变大，当相邻“液池”增大到相互搭接时，大颗粒会裂解成较小颗粒（图7e的红圈标示）。