稀土元素Ce作为一种合金化和/或微合金化元素,在镁合金中的作用一直受到广泛的关注并开展了大量研究[1-5]
目前,虽然大部分研究都表明Ce是一种有效的晶粒细化剂,但是仍然存在争议
一种观点认为Ce合金化和/或微合金化可细化镁合金的组织,而另一种观点则认为在镁合金中添加Ce不但不能细化合金的组织,反而使合金的组织粗大
同时,关于细化的机制也有不同的看法
一部分研究者认为Ce的细化机理是凝固过程中的溶质再分配造成固/液界面前沿过冷度增大,Ce在凝固过程中固/液界面前沿富集引起成分过冷,在成分过冷区形成新的形核带从而形成细小的等轴晶 [6,7];另一些研究者认为Ce的细化作用是由于Ce与Al等元素形成高熔点化合物析出,增加了非均匀形核核心,促进合金熔体的异质形核,并阻碍晶粒的长大,从而细化合金的组织
鉴于此,本文进一步研究Ce和Al复合添加对镁合金组织和物相转变的影响,并分析其机理
1 实验方法
实验用原材料:纯镁、纯铝、和Mg-20% Ce中间合金
熔炼时先将预热到300℃左右的纯镁放入坩埚中,加热到720℃完全熔化后除渣,加入预热过的中间合金和纯铝,完全熔化后搅拌并除渣,静置10 min后浇入预热至200℃的金属模具中
模具型腔的直径为20 mm,长度为130 mm
实验在CO2+0.5%SF6气氛中进行
用化学分析法分析合金的成分,部分合金的实际成分列于表1
用截线法测量晶粒的大小
用JOEL JSM-6460LV型扫描电镜观察显微组织并进行微区成分分析
Table 1
表1
表1Mg-Al-Ce合金成分
Table 1Chemical composition of Mg-Al-Ce alloys (mass fraction, %)
Alloy
Al
Ce
Mg
Alloy
Al
Ce
Mg
Mg-1Ce
–
0.42
Bal.
Mg-0.3Al-2Ce
0.30
1.
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