mgzny系准晶中间合金的制备与表征

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文Mg．Zn—Y系准晶中间合金的制备与表征摘要准晶的制备和性能研究一直为人们普遍的关注，但是由于受其自身脆性的限制，不能作为结构材料直接应用。本文着眼于利用准晶的高硬度、耐热性和表面能低的特点，为准晶作为强化相增强复合材料来设计一种采用外加方式加入的准晶中间合金。本文采用常规的铸造方法首先制备出Mg—Zn．Y三元准晶中间合金，然后以此合金为基础，通过添加Mn、Ca来研究对于合金中准晶相的影响。本文的研究内容主要包括三部分：第一部分，主要采用常规的铸造方法制备出含有准晶相的Mg—Zn—Y三元准晶中间合金。通过

2、普通光镜、扫描电镜、x射线衍射仪、透射电镜等分析手段对合金进行了分析检测。结果表明：在所制备的Mg．Zn-Y三元合金中主要包括：准晶相(Q-Phase)、黑色枝晶、基体相和片层状共晶组织。其中准晶相的基本形貌有两种，一种是二十面体花瓣状准晶相，另一种是十面体平面杆状准晶相。其中，花瓣状准晶相又包括五边形、五朵花瓣状、六瓣蝴蝶状和首次发现的八瓣状等多种形貌。平面杆状的准晶相包括两平行杆状和单杆状准晶两种形貌。准晶相的尺寸小于60／zm。由EDS分析得知，花瓣状准晶相的成分接近M940Zn55Y5，平面杆状的准晶相的成分接近M955Zn4

3、0Y5，黑色太原理工大学硕士研究生学位论文的枝晶为a-Mg固溶体，共晶组织为片层状a．Mg与片层状准晶相两相组成，基体为M97Zn3相。研究发现，合金中的准晶相主要与zn和Y有密切的关系。在有一定量的Y存在的条件下，zn是决定准晶相存在的元素。而在有一定zn存在的条件下，Y是决定准晶相形貌的元素。第二部分，主要研究Mn对Mg．Zn．Y三元合金中二十面体准晶相的影响。研究表明：当在Mg—Zn-Y三元合金熔体中加入2．0％的Mn单质元素后，在常规铸造条件下的凝固过程中，改变了Mg-Zn-Y合金中准晶相的形成过程，最终获得二十面体球形M94

4、5Zn47YsMn3准晶相，改变了准晶相最终的形貌。并且由于Mn的加入，使50～60∥m的花瓣状准晶相变成尺寸为=10“m的球形状。由于在Mg—Zn—Y三元合金熔体中加入Mn元素，促进了准晶相的形核，在相等Y加入量的的条件下，生成二十面体稳定准晶相的量要比Mg．Zn—Y合金中的准晶相的量多。因此，在制备相等量的准晶相的条件下，制备Mg．Zn．Y_Mn准晶中间合金的成本与Mg．Zn。Y准晶中问合金相比有所降低。第三部分，主要研究Ca对Mg．Zn—Y三元合金中二十面体准晶相的影响。研究表明：当在Mg．Zn．Y合金熔体中加入0．05％的Ca

5、元素后，在常规铸造条件下，由于ca的抑制作用，使最终的准晶相趋于球形状，形成奎堕里三奎堂堡主堕窒生兰垡笙塞———————————一另一种球形Mga5Zn50Y4．5Cao5准晶相，此种准晶相的尺寸=15肛m。在Ca加入量合适时，有助于球形准晶相的形成，是准晶相的球化促进元素；Ca过量时不利于球形准晶的形成，而对于片层状共晶准晶相的生成有促进作用。关键词：Mg．Zn．Y合金，准晶，中间合金，Mn，Ca奎星望三奎堂堡主竺塞生堂垡笙塞PREB划RATIONANDCHARACTERIZATIONOFQUASICRYSTALCONTAIMNGM

6、g．-Zn．-YSYSTEMMASTERALLOYABSTRACTThepreparationandpropertiesofquasicrystalshavebeenthesubjectofworldwideresearch．However,becauseoftheirbrittlenessandporosity,quasicrystalscan‘tbeapplieddirectlyasstructuralmaterials．Becauseofhighhardness，heat—resistance，corrosionresistan

7、ceandlowsurfaceenergyproperties，quasicrystalsaregoodcandidatesfordispersedstrengtheningphasesIntherecentwork，wehavedesignedandpreparedquasicrystalsmasteralloyusingquasicrystalasthereinforcingparticlebyex—situmode．HerewestudyontheeffectsonthequasicrystalsthroughaddingMn，

8、CaintoMg‘-Zn。·Yalloy,whichismadebyaconventionalcastingtechniqueTheresearchcontentsmainlyincludethreepartsThefi