【摘 要】
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采用定向凝固技术制备了具有柱状晶组织的Mg-6.52Zn-0.67Y（质量分数,%）合金。利用CMT5105万能实验机分别在25℃、150℃、200℃、250℃、300℃下对具有柱状晶组织的Mg-6.52Zn-0.67Y合金进行高温拉伸实验,并利用XRD、SEM和EBSD等分析了 Mg-6.52Zn-0.67Y合金定向凝固组织、晶体取向及不同拉伸温度下的形变组织、断口形貌,研究了定向凝固Mg-6.
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采用定向凝固技术制备了具有柱状晶组织的Mg-6.52Zn-0.67Y（质量分数,%）合金。利用CMT5105万能实验机分别在25℃、150℃、200℃、250℃、300℃下对具有柱状晶组织的Mg-6.52Zn-0.67Y合金进行高温拉伸实验,并利用XRD、SEM和EBSD等分析了 Mg-6.52Zn-0.67Y合金定向凝固组织、晶体取向及不同拉伸温度下的形变组织、断口形貌,研究了定向凝固Mg-6.52Zn-0.67Y合金的形变机制及断裂机制。实验结果表明,通过定向凝固技术制备的Mg-6.52Zn-0.67Y合金组织为具有一次臂平行生长,纵向晶界平直、无横向晶界的、择优生长晶面为柱面生长晶向为<0001>晶向的柱状晶组织,晶界相及晶内粒状相均为准晶I-Mg3Zn6Y相。室温下定向凝固Mg-6.52Zn-0.67Y合金的抗拉强度（σb）为196MPa,延伸率（δ）为13%,较常规铸造Mg-6.52Zn-0.67Y合金的σb和δ分别提高了 51%和760%。随着拉伸温度升高,定向凝固Mg-6.52Zn-0.67Y的σb下降、δ上升。150℃、200℃拉伸,其δ分别为27%和29%,σb分别为141MPa和106MPa,拉伸温度升至300℃时,δ高达37%。EBSD分析结果显示,150℃拉伸时,柱状晶内存在密集、大致平行排列、平均宽度约为2μm的{1012}拉伸孪晶,200℃拉伸时,孪晶密度减少,孪晶尺寸明显增大（宽度约为17μm）,相互平行排列的拉伸孪晶将柱状晶分割成“片层状”组织。此外,在150和200℃拉伸温度下,小角度晶界所占比例分别为31%和49%,拉伸孪晶所占比例分别为23%和21%,表明在150℃、200℃形变时,其主要形变机制为位错滑移和{1012}拉伸孪生的共同作用。250℃拉伸时,孪晶数量明显减少,拉伸孪晶所占比例降至8%,在孪晶内部及孪晶晶界处有少量再结晶晶粒生成。当拉伸温度升至300℃时,形变组织中无明显孪晶,晶界及晶内部均有大片聚集的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为5～9μm,此时小角度晶界所占比例为26%,20°-40°之间所占比例高达47%,拉伸孪晶仅占1%,（0001）极图上有明显的锥面织构产生,形变机制为锥面滑移和动态再结晶的共同作用。SEM拉伸断口分析显示,室温下拉伸断口多呈高低不同的解理台阶构成,并具有明显河流花样,故其断裂机制为解理断裂。150℃和200℃拉伸时,拉伸断口主要由解理面,撕裂棱和不规则的浅韧窝构成,其断裂机制转变为混合型准解理断裂机制,随着拉伸温度的进一步升高,在250℃和300℃下,断口由尺寸较大且深度较深的韧窝构成,其断裂机制由准解理断裂转变为微孔聚集型韧性断裂机制。为得到更好性能的定向凝固合金,尝试向Mg-Zn-Y合金中加入Zr,经过大量的实验,发现组织和性能比较好的Mg-3.73Zn-0.34Y-0.1Zr合金,其锥面（1012）α-Mg作为定向凝固Mg合金优先生长晶面的几率较大,室温下强度达到170MPa,延伸率高达 20%。
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