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材料研究学报  2017, Vol. 31 Issue (10): 737-742    DOI: 10.11901/1005.3093.2016.480
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Al和Ce的含量对Mg-Al合金组织的影响
程仁菊1(), 董含武1(), 刘文君1, 蒋斌1,2, 熊舒涛2, 刘波3, 潘复生1,2
1 重庆市科学技术研究院 重庆 401123
2 重庆大学材料科学与工程学院 重庆 400030
3 重庆市应用技术有限公司 重庆 401123
Effect of Al- and Ce-content on Microstructure of Mg-Al Magnesium Alloys
Renju CHENG1(), Hanwu DONG1(), Wenjun LIU1, Bin JIANG1,2, Shutao XIONG2, Bo LIU3, Fusheng PAN1,2
1 Chongqing Academy of Science and Technology, Chongqing 401123, China
2 College of Materials Science & Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China
3 Chongqing Application Technology Co. Ltd, Chongqing 401123, China
引用本文:

程仁菊, 董含武, 刘文君, 蒋斌, 熊舒涛, 刘波, 潘复生. Al和Ce的含量对Mg-Al合金组织的影响[J]. 材料研究学报, 2017, 31(10): 737-742.
Renju CHENG, Hanwu DONG, Wenjun LIU, Bin JIANG, Shutao XIONG, Bo LIU, Fusheng PAN. Effect of Al- and Ce-content on Microstructure of Mg-Al Magnesium Alloys[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(10): 737-742.

全文: PDF(1485 KB)   HTML
摘要: 

研究了Al和Ce的含量对Mg-Al-Ce合金组织的影响以及第二相的演变规律,进行热力学计算分析探讨了合金化合物的形成规律及其作用。结果表明:添加适量的Ce对Mg-Al合金有细化晶粒的作用,当Al的添加量(质量分数,下同)为2.5%、Ce的添加量为2%时晶粒最小,为280 μm。数据拟合结果表明,Al含量为6.4%~7%、Ce含量为1.6%~2%为最佳添加量,可使晶粒尺寸减小到160 μm。随着Al、Ce含量的变化合金中优先生成Al4Ce相,在凝固过程中细小的Al4Ce化合物吸附在α-Mg晶粒周围形成片层状共晶,阻碍α-Mg晶粒的长大从而细化合金晶粒。

关键词 金属材料镁合金晶粒细化机理    
Abstract

The effect of Al- and Ce-content on the microstructure and the evolution of second phases of Mg-alloys Mg-Al-Ce were investigated, while the relevant mechanism related with the formation of intermetallic phases and the grain refinement of alloys were analyzed thermodynamically. The results show that the addition of certain amount of Ce can effectively refine the grain size of Mg-Al alloys, while with the addition of 2.5% Al and 2% Ce, the grain size could be decreased from 1000 μm for pure Mg to 280 μm for the alloy Mg-Al-Ce. According to the data fitting of experimental results the optimum content (in mass fraction) of Al and Ce were 6.4%~7% and 1.6%~2% respectively,the grain size can be reduced to 160 μm. Results of experiment and thermodynamics calculation indicated that intermetallic compounds of Al-Ce have smaller formation enthalpy than that of Mg-Ce and Mg-Al, and the phase Al4Ce preferentially formed in the melts while the small intermetallic compounds Al4Ce adsorbed on the α-Mg grains leading the formation of lamellar eutectic, which can hindered the growth of α-Mg grain and so as to refined the grains.

Key wordsmetallic materials    Ce    Al    Magnesium alloy    grain refinement mechanism
收稿日期: 2016-10-10     
ZTFLH:  TG146  
基金资助:国家重点研发计划(2016YFB0301100), 国家自然科学基金(51504052), 重庆市青年科技人才培养计划(cstc2014kjrc-qnrc50002)和重庆市杰出青年基金(cstc2014jcyjjq50002)
作者简介:

作者简介 程仁菊,女,1981年生,博士

Alloy Al Ce Mg Alloy Al Ce Mg
Mg-1Ce 0.42 Bal. Mg-0.3Al-2Ce 0.30 1.08 Bal.
Mg-2Ce 1.36 Bal. Mg-0.9Al-2Ce 0.95 1.56 Bal.
Mg-4Ce 2.27 Bal. Mg-1Al-2Ce 1.02 1.43 Bal.
Mg-2.5Al-1Ce 2.75 0.62 Bal. Mg-1.3Al-2Ce 1.28 1.15 Bal.
Mg-9.6Al-4Ce 9.63 1.57 Bal. Mg-2.5Al-2Ce 2.54 1.28 Bal.
表1  Mg-Al-Ce合金成分
图1  不同Ce添加量镁合金的显微组织
图2  不同Al添加量Mg-xAl-2Ce合金的显微组织
图3  Al和Ce的含量对铸态Mg-Al-Ce镁合金晶粒尺寸的影响
图4  Al和Ce复合添加的Mg-xAl-xCe合金显微组织
图5  Mg-Al-Ce alloys的晶粒大小(μm)
Element nws13 ? V23 μ
Mg 1.17 3.45 5.8 0.10
Al 1.39 4.20 4.6 0.10
Ce 1.09 3.05 8.0 0.07
表2  Mg、Al和Ce的参数值[13]
图6  Mg-Al、Mg-Ce及Al-Ce的生成热值
图7  Mg-xAl-2Ce合金XRD衍射分析
图8  Mg-xAl-xCe合金的SEM组织
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