【摘 要】
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可时效强化Mg-Sn系合金由于具备发展为低成本高强度镁合金的潜力,近年来受到了广泛的关注。在Mg-Sn二元合金中,析出相主要为条状β-Mg2Sn基面相,而以该相为主导的合金时效硬化能力不够理想。因此,往往需要添加其他合金元素以调控合金性能。本论文以Mg-6Sn-0.5Mn和Mg-6Sn-1Zn-0.5Mn（wt.%）为基础合金,研究了添加Bi元素对合金时效行为和微观结构的影响。本文利用SEM和显微
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可时效强化Mg-Sn系合金由于具备发展为低成本高强度镁合金的潜力,近年来受到了广泛的关注。在Mg-Sn二元合金中,析出相主要为条状β-Mg2Sn基面相,而以该相为主导的合金时效硬化能力不够理想。因此,往往需要添加其他合金元素以调控合金性能。本论文以Mg-6Sn-0.5Mn和Mg-6Sn-1Zn-0.5Mn（wt.%）为基础合金,研究了添加Bi元素对合金时效行为和微观结构的影响。本文利用SEM和显微硬度计等设备研究了Mg-6Sn-xBi-0.5Mn和Mg-6Sn-1Zn-xBi-0.5Mn两类合金的铸态以及固溶态组织,并得到了两类合金的时效硬化曲线。研究表明添加Bi元素可以使合金中沿晶界形成的共晶化合物比例降低。发现添加Bi虽然不能显著提高Mg-6Sn-0.5Mn合金的时效硬化效果,但可以显著提高Mg-6Sn-1Zn-0.5Mn的时效硬化能力。单级时效处理后的Mg-6Sn-1Zn-2Bi-0.5Mn合金峰值硬度可达67.5 HV,比对照基础合金提高了约17%,经双级时效处理后进一步提升至70.5 HV,双级时效合金的高硬度主要来自于析出相尺寸的减小和数量密度的增加。利用HAADF-STEM和EDS-STEM技术对不同时效条件合金中的析出相种类、形貌、结构、位向关系等进行了详细分析。EDS-STEM分析发现添加Bi后两种合金的β-Mg2Sn相中均存在Bi元素的富集,并会在β相的{111}β面上形成富Bi原子层和α-Mg3Bi2相。在Mg-6Sn-1Zn-2Bi-0.5Mn合金中,还形成了与β相相连的β’1相。β’1相由C14结构β’1-Mg Zn2、C15结构β’1-Mg Zn2和细长六边形Mg6Zn7组成。除此之外,Zn元素还会在β相与镁基体的界面偏聚,提高β相的形核率并降低其粗化速率,从而使合金的时效硬化效果提升。
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