快速凝固技術(shù)對(duì)Mg-Zn系鎂合金微觀組織與性能的影響研究一、引言1.1研究背景與意義隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)材料性能的要求日益嚴(yán)苛，輕量化材料的研發(fā)與應(yīng)用成為材料科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵課題。鎂合金作為目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因其低密度、高比強(qiáng)度、良好的可塑性和可回收性等特點(diǎn)，在航空、汽車、電子等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，被譽(yù)為“二十一世紀(jì)綠色金屬結(jié)構(gòu)工程材料”。在航空領(lǐng)域，鎂合金可用于制造飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身框架等部件，有效減輕飛機(jī)重量，提升燃油效率和飛行性能，如波音公司在部分飛機(jī)部件中采用鎂合金，顯著降低了飛機(jī)的整體重量。在汽車工業(yè)中，使用鎂合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱殼體等零部件，能實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，降低能耗和尾氣排放，同時(shí)提高車輛的操控性能，像大眾汽車的部分車型就應(yīng)用了鎂合金零部件，提升了車輛的綜合性能。在電子領(lǐng)域，鎂合金憑借其良好的電磁屏蔽性能和散熱性，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的外殼制造，既能保護(hù)內(nèi)部電子元件免受電磁干擾，又能有效散熱，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，蘋果公司的部分筆記本電腦外殼就采用了鎂合金材質(zhì)。然而，鎂合金也存在一些明顯的缺點(diǎn)，限制了其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。首先，鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑，極易氧化，在熔煉和加工過程中需要特殊的保護(hù)措施，增加了生產(chǎn)成本和工藝難度；其次，鎂合金的耐蝕性較差，在潮濕或腐蝕性環(huán)境中容易發(fā)生腐蝕，影響其使用壽命和性能穩(wěn)定性；再者，鎂合金的室溫塑性較低，加工成型困難，限制了其在一些復(fù)雜形狀零部件制造中的應(yīng)用；此外，傳統(tǒng)鎂合金的機(jī)械性能相對(duì)較低，難以滿足高端領(lǐng)域?qū)Σ牧细邚?qiáng)度、高韌性的要求。這些缺點(diǎn)使得鎂合金在應(yīng)用過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，亟待通過研發(fā)新型鎂合金或改進(jìn)制備工藝來(lái)克服。在眾多改進(jìn)鎂合金性能的方法中，快速凝固技術(shù)脫穎而出，成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一?？焖倌碳夹g(shù)是一種高效制備內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻合金材料的方法，其基本原理是通過快速冷卻，使合金熔體在極短時(shí)間內(nèi)凝固，從而獲得與傳統(tǒng)鑄錠冶金技術(shù)截然不同的組織結(jié)構(gòu)和性能。在快速凝固過程中，合金熔體的冷卻速度極快，通?？蛇_(dá)103-10?K/s，遠(yuǎn)高于常規(guī)凝固速度。這種快速冷卻使得原子擴(kuò)散受到極大限制，合金元素在鎂基體中的固溶度大幅擴(kuò)展，能夠形成超飽和固溶體，為后續(xù)的時(shí)效強(qiáng)化提供更多的溶質(zhì)原子。同時(shí)，快速凝固還能有效抑制晶粒長(zhǎng)大，獲得超細(xì)的晶粒度，晶粒尺寸可減小至納米級(jí)或微米級(jí)，顯著提高合金的強(qiáng)度和韌性。此外，快速凝固過程中還可能形成新型的彌散合金相和亞穩(wěn)相，這些相的存在進(jìn)一步優(yōu)化了合金的性能。例如，快速凝固制備的鎂合金中可能出現(xiàn)非晶相或準(zhǔn)晶相，它們具有獨(dú)特的原子排列方式和優(yōu)異的性能，如高硬度、高耐蝕性等，為鎂合金性能的提升開辟了新途徑。Mg-Zn系鎂合金作為一類重要的鎂合金體系，具有高的強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性能，在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。Zn是鎂合金中常見的強(qiáng)化元素之一，在鎂中具有較高的固溶度，時(shí)效處理后能表現(xiàn)出很高的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)，可顯著提高鎂合金的力學(xué)性能。研究表明，Mg-Zn合金無(wú)細(xì)胞毒性，且具有優(yōu)良強(qiáng)度、高耐腐蝕性和生物相容性，在可降解植入物領(lǐng)域前景廣泛。然而，純粹的Mg-Zn二元合金在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問題，如組織粗大，對(duì)顯微縮孔非常敏感等。通過快速凝固技術(shù)制備Mg-Zn系鎂合金，有望優(yōu)化其微觀組織，克服上述缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高其性能?？焖倌炭梢约?xì)化Mg-Zn系合金的晶粒，減少成分偏析，抑制有害相的形成，從而提高合金的強(qiáng)度、韌性、耐蝕性等綜合性能。同時(shí)，快速凝固還可能引入新的相結(jié)構(gòu)和缺陷，為合金性能的調(diào)控提供更多的自由度。綜上所述，開展快速凝固Mg-Zn系鎂合金的組織與性能研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從理論層面來(lái)看，研究快速凝固過程中Mg-Zn系鎂合金的組織演變規(guī)律、凝固機(jī)制以及組織與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，有助于深入理解快速凝固技術(shù)對(duì)鎂合金性能提升的作用機(jī)理，豐富和完善鎂合金材料科學(xué)的理論體系。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，通過優(yōu)化快速凝固工藝，制備出高性能的Mg-Zn系鎂合金，能夠滿足航空、汽車、電子等領(lǐng)域?qū)p量化、高強(qiáng)度、高耐蝕性材料的迫切需求，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，快速凝固Mg-Zn系鎂合金因其潛在的高性能和獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，在材料科學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了廣泛的研究興趣。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域開展了大量研究，涵蓋了微觀組織、力學(xué)性能、耐蝕性能以及凝固機(jī)制等多個(gè)方面，取得了一系列具有重要理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的成果。在微觀組織研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過多種先進(jìn)的微觀分析技術(shù)，深入探究了快速凝固Mg-Zn系鎂合金的微觀組織特征及其形成機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，快速凝固能夠顯著細(xì)化合金的晶粒，使其晶粒尺寸減小至微米甚至納米級(jí)。例如，[國(guó)外學(xué)者姓名1]采用快速凝固技術(shù)制備了Mg-Zn合金，通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）觀察發(fā)現(xiàn)，合金的晶粒尺寸明顯減小，平均晶粒尺寸僅為[X]μm，相比傳統(tǒng)鑄造合金，晶粒細(xì)化效果顯著。這種晶粒細(xì)化主要是由于快速凝固過程中冷卻速度極快，原子擴(kuò)散受到極大限制，形核率大幅提高，而長(zhǎng)大速率相對(duì)較慢，從而使得晶粒在生長(zhǎng)初期就被限制，難以進(jìn)一步長(zhǎng)大。同時(shí)，快速凝固還能有效抑制成分偏析，使合金元素在鎂基體中更加均勻地分布。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名1]對(duì)快速凝固Mg-Zn-Y合金的研究表明，合金中的Y元素分布均勻，沒有出現(xiàn)明顯的偏析現(xiàn)象，這有助于提高合金的性能穩(wěn)定性。此外，快速凝固過程中還會(huì)形成新型的彌散合金相和亞穩(wěn)相。[國(guó)外學(xué)者姓名2]在研究中發(fā)現(xiàn)，快速凝固Mg-Zn系合金中形成了具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相，這些相的存在對(duì)合金的性能產(chǎn)生了重要影響。這些新型相的形成與快速凝固過程中的非平衡凝固條件密切相關(guān)，由于冷卻速度快，原子來(lái)不及按照平衡狀態(tài)下的方式排列，從而形成了一些在常規(guī)凝固條件下難以出現(xiàn)的相結(jié)構(gòu)。力學(xué)性能是衡量材料性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的力學(xué)性能進(jìn)行了深入研究。研究表明，快速凝固能夠顯著提高M(jìn)g-Zn系鎂合金的強(qiáng)度和韌性。[國(guó)外學(xué)者姓名3]研究了快速凝固Mg-Zn-Zr合金的力學(xué)性能，結(jié)果表明，該合金的屈服強(qiáng)度達(dá)到了[X]MPa，抗拉強(qiáng)度為[X]MPa，延伸率為[X]%，與傳統(tǒng)鑄造合金相比，強(qiáng)度和韌性都有了大幅提升。強(qiáng)度的提高主要?dú)w因于晶粒細(xì)化強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化等多種強(qiáng)化機(jī)制的共同作用。晶粒細(xì)化增加了晶界面積，晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有阻礙作用，從而提高了合金的強(qiáng)度；合金元素在鎂基體中的固溶度增加，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化效果；彌散分布的第二相粒子通過Orowan機(jī)制阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了合金的強(qiáng)度。同時(shí)，快速凝固還能改善合金的韌性，這是因?yàn)榧?xì)化的晶粒和均勻的組織分布有利于分散應(yīng)力，減少裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名2]通過對(duì)快速凝固Mg-Zn合金進(jìn)行拉伸試驗(yàn)和斷裂分析，發(fā)現(xiàn)合金的斷口呈現(xiàn)出韌性斷裂特征，表明快速凝固有效地提高了合金的韌性。此外，熱處理工藝對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的力學(xué)性能也有顯著影響。[國(guó)外學(xué)者姓名4]研究了不同時(shí)效處理對(duì)快速凝固Mg-Zn合金力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)效處理后，合金的強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高，而延伸率略有下降。這是因?yàn)闀r(shí)效處理過程中，合金中會(huì)析出細(xì)小的強(qiáng)化相，這些強(qiáng)化相進(jìn)一步阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而提高了合金的強(qiáng)度和硬度。耐蝕性能是制約鎂合金廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一，因此，快速凝固Mg-Zn系鎂合金的耐蝕性能也受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。研究表明，快速凝固能夠改善Mg-Zn系鎂合金的耐蝕性能。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名3]采用電化學(xué)工作站和浸泡腐蝕試驗(yàn)研究了快速凝固Mg-Zn合金的耐蝕性能，結(jié)果表明，快速凝固合金的腐蝕電位比傳統(tǒng)鑄造合金正移了[X]mV，腐蝕電流密度降低了[X]A/cm2，耐蝕性能得到了明顯提高。這主要是由于快速凝固使合金的微觀組織結(jié)構(gòu)更加均勻，減少了微電池的形成，從而降低了腐蝕速率。同時(shí)，快速凝固還能使合金表面形成更加致密的氧化膜，增強(qiáng)了合金的耐蝕性。[國(guó)外學(xué)者姓名5]通過對(duì)快速凝固Mg-Zn系合金表面氧化膜的成分和結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，快速凝固合金表面的氧化膜中含有更多的ZnO等耐腐蝕成分，且氧化膜的結(jié)構(gòu)更加致密，能夠有效地阻擋腐蝕介質(zhì)的侵入。此外，合金成分對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的耐蝕性能也有重要影響。[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名4]研究了不同Zn含量對(duì)快速凝固Mg-Zn合金耐蝕性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著Zn含量的增加，合金的耐蝕性能先提高后降低，當(dāng)Zn含量為[X]%時(shí)，合金的耐蝕性能最佳。這是因?yàn)檫m量的Zn能夠形成有效的腐蝕屏障，提高合金的耐蝕性，但當(dāng)Zn含量過高時(shí)，會(huì)形成過多的第二相，這些第二相可能作為微電池的陰極，加速合金的腐蝕。在凝固機(jī)制研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的凝固機(jī)制進(jìn)行了深入探討。[國(guó)外學(xué)者姓名6]采用相場(chǎng)法對(duì)快速凝固Mg-Zn合金的凝固過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了冷卻速度、溶質(zhì)擴(kuò)散等因素對(duì)凝固組織形成的影響，揭示了快速凝固過程中晶粒形核、生長(zhǎng)以及相轉(zhuǎn)變的微觀機(jī)制。實(shí)驗(yàn)研究方面，[國(guó)內(nèi)學(xué)者姓名5]通過快速凝固實(shí)驗(yàn)和同步輻射原位觀察技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)了Mg-Zn系合金在快速凝固過程中的組織演變過程，為深入理解凝固機(jī)制提供了直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，在快速凝固過程中，合金的凝固行為與傳統(tǒng)凝固有很大不同，溶質(zhì)原子的再分配、界面穩(wěn)定性以及晶體生長(zhǎng)形態(tài)等都受到冷卻速度和溶質(zhì)濃度的顯著影響。隨著冷卻速度的增加，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散距離減小，固液界面的穩(wěn)定性降低，容易出現(xiàn)樹枝晶生長(zhǎng)、胞狀晶生長(zhǎng)等非平衡凝固形態(tài)。同時(shí)，溶質(zhì)原子在固液界面的富集和貧化也會(huì)影響晶體的生長(zhǎng)方向和形態(tài)，進(jìn)而影響合金的最終微觀組織和性能。綜上所述，國(guó)內(nèi)外在快速凝固Mg-Zn系鎂合金的研究方面取得了豐碩的成果，但仍存在一些不足之處。例如，對(duì)于快速凝固過程中復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象和微觀機(jī)制的理解還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論模型來(lái)描述和預(yù)測(cè)合金的組織與性能；在實(shí)際應(yīng)用方面，快速凝固技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)還面臨著成本高、生產(chǎn)效率低等問題，需要進(jìn)一步探索更加經(jīng)濟(jì)、高效的制備工藝。因此，未來(lái)的研究可以圍繞這些問題展開，深入研究快速凝固Mg-Zn系鎂合金的凝固機(jī)制和組織性能調(diào)控規(guī)律，開發(fā)新型的快速凝固技術(shù)和工藝，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，推動(dòng)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。1.3研究?jī)?nèi)容與方法本研究圍繞快速凝固Mg-Zn系鎂合金展開，旨在深入探究其組織與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過一系列實(shí)驗(yàn)和分析，為該系鎂合金的性能優(yōu)化和實(shí)際應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。具體研究?jī)?nèi)容與方法如下：1.3.1研究?jī)?nèi)容合金成分設(shè)計(jì)與快速凝固工藝選擇：依據(jù)Mg-Zn系合金的相關(guān)理論以及前人的研究成果，綜合考慮合金元素對(duì)性能的影響，精心設(shè)計(jì)多種不同成分的Mg-Zn系合金。同時(shí)，全面分析各種快速凝固工藝的特點(diǎn)和適用范圍，結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件和研究目標(biāo)，選取合適的快速凝固工藝，如單輥甩帶法、霧化噴射成型法等，確定具體的工藝參數(shù)，如冷卻速度、輥速、噴射壓力等，以確保能夠制備出具有理想組織結(jié)構(gòu)和性能的合金試樣。合金試樣制備與組織結(jié)構(gòu)分析：按照既定的成分設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)，利用選定的快速凝固設(shè)備制備Mg-Zn系合金試樣。采用X射線衍射（XRD）技術(shù)精確測(cè)定合金的物相組成，通過分析XRD圖譜中衍射峰的位置、強(qiáng)度和寬度，確定合金中存在的相種類和相對(duì)含量。運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)合金的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致觀察，包括晶粒尺寸、形狀、分布，以及第二相的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布等，深入了解快速凝固過程對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。力學(xué)性能研究與熱處理工藝優(yōu)化：對(duì)快速凝固Mg-Zn系合金試樣進(jìn)行全面的力學(xué)性能測(cè)試，包括室溫拉伸試驗(yàn)，測(cè)定合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等指標(biāo)，通過分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線，了解合金的變形行為和強(qiáng)化機(jī)制；硬度測(cè)試，采用布氏硬度、洛氏硬度或維氏硬度等方法，測(cè)量合金的硬度，評(píng)估合金的抵抗變形和磨損的能力；沖擊韌性測(cè)試，通過沖擊試驗(yàn)，測(cè)定合金在沖擊載荷下的吸收能量，評(píng)價(jià)合金的韌性和抗沖擊性能。研究不同熱處理工藝（如固溶處理、時(shí)效處理等）對(duì)快速凝固Mg-Zn系合金力學(xué)性能的影響，通過調(diào)整熱處理的溫度、時(shí)間和冷卻速度等參數(shù)，優(yōu)化熱處理工藝，提高合金的綜合力學(xué)性能。耐腐蝕性能研究與影響因素分析：采用電化學(xué)工作站進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線測(cè)試和電化學(xué)阻抗譜（EIS）測(cè)試，精確測(cè)量合金在不同腐蝕介質(zhì)中的腐蝕電位、腐蝕電流密度等參數(shù)，評(píng)估合金的耐腐蝕性能。進(jìn)行浸泡腐蝕試驗(yàn)，將合金試樣浸泡在特定的腐蝕介質(zhì)（如模擬海水、酸性溶液、堿性溶液等）中，定期觀察試樣的腐蝕形貌，測(cè)量腐蝕失重，計(jì)算腐蝕速率，深入研究合金在不同環(huán)境下的耐腐蝕性能。全面分析合金成分、微觀組織結(jié)構(gòu)（如晶粒尺寸、相分布等）、表面狀態(tài)（如氧化膜的完整性和致密性）等因素對(duì)快速凝固Mg-Zn系合金耐腐蝕性能的影響，揭示其耐腐蝕機(jī)制。1.3.2研究方法實(shí)驗(yàn)法：利用真空熔煉爐等設(shè)備，嚴(yán)格按照成分設(shè)計(jì)進(jìn)行合金熔煉，確保合金成分的準(zhǔn)確性和均勻性。使用單輥甩帶機(jī)、霧化噴射成型設(shè)備等進(jìn)行快速凝固實(shí)驗(yàn)，通過控制工藝參數(shù)，制備出不同條件下的合金試樣。對(duì)制備好的合金試樣進(jìn)行全面的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，包括力學(xué)性能測(cè)試、耐腐蝕性能測(cè)試等，獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。檢測(cè)分析法：運(yùn)用XRD分析合金的物相組成，通過與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜對(duì)比，確定合金中的相結(jié)構(gòu)和相含量。利用SEM和TEM觀察合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，獲取高分辨率的微觀圖像，分析組織結(jié)構(gòu)特征和缺陷情況。借助電化學(xué)工作站進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，分析極化曲線和阻抗譜，評(píng)估合金的耐腐蝕性能。通過能譜分析（EDS）確定合金中元素的種類和含量分布，輔助微觀組織結(jié)構(gòu)分析。1.4研究創(chuàng)新點(diǎn)本研究致力于突破傳統(tǒng)研究局限，在工藝、成分以及性能研究等多方面展現(xiàn)出獨(dú)特的創(chuàng)新之處，為快速凝固Mg-Zn系鎂合金的發(fā)展提供新的思路與方法。在工藝創(chuàng)新方面，本研究將對(duì)多種快速凝固工藝進(jìn)行深入對(duì)比與優(yōu)化，突破單一工藝的局限性。不僅會(huì)探究單輥甩帶法中輥速、熔體溫度等參數(shù)對(duì)合金組織和性能的影響規(guī)律，還會(huì)探索霧化噴射成型法中噴射壓力、霧化介質(zhì)等因素的作用機(jī)制，通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，構(gòu)建快速凝固工藝參數(shù)與合金性能之間的定量關(guān)系模型，為工藝的精準(zhǔn)調(diào)控提供理論依據(jù)。同時(shí)，嘗試將快速凝固技術(shù)與其他先進(jìn)加工工藝，如熱擠壓、等通道轉(zhuǎn)角擠壓等相結(jié)合，開發(fā)復(fù)合制備工藝。利用熱擠壓的高溫塑性變形和致密化作用，改善快速凝固合金的致密度和加工性能；借助等通道轉(zhuǎn)角擠壓的強(qiáng)烈塑性變形，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，調(diào)控合金的織構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)合金組織與性能的協(xié)同優(yōu)化，為高性能Mg-Zn系鎂合金的制備開辟新途徑。在成分創(chuàng)新上，本研究在Mg-Zn二元合金的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地引入多種微量元素，如Y、Zr、Mn等，并對(duì)其進(jìn)行多元復(fù)合合金化設(shè)計(jì)。通過精確控制微量元素的添加量和比例，利用它們之間的協(xié)同作用，深入探究其對(duì)合金微觀組織和性能的影響機(jī)制。Y元素可細(xì)化晶粒，形成高熔點(diǎn)的金屬間化合物，提高合金的熱穩(wěn)定性和強(qiáng)度；Zr元素能有效細(xì)化晶粒，增強(qiáng)合金的再結(jié)晶溫度和熱穩(wěn)定性；Mn元素可提高合金的耐蝕性和強(qiáng)度。通過合理搭配這些微量元素，有望開發(fā)出具有優(yōu)異綜合性能的新型Mg-Zn系合金成分體系，為滿足不同領(lǐng)域?qū)︽V合金性能的多樣化需求提供新的選擇。在性能研究創(chuàng)新方面，本研究將綜合運(yùn)用多種先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)和分析方法，從多個(gè)維度深入研究快速凝固Mg-Zn系鎂合金的性能。在力學(xué)性能研究中，不僅關(guān)注室溫下的強(qiáng)度、塑性和韌性等常規(guī)指標(biāo)，還將研究合金在高溫、動(dòng)態(tài)載荷等極端條件下的力學(xué)行為，揭示其變形機(jī)制和失效模式。采用原位拉伸測(cè)試技術(shù)，實(shí)時(shí)觀察合金在拉伸過程中的微觀組織演變和裂紋萌生擴(kuò)展過程，結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC），精確測(cè)量材料的變形場(chǎng)和應(yīng)變分布，深入分析合金的變形協(xié)調(diào)機(jī)制和損傷演化規(guī)律。在耐腐蝕性能研究中，除了傳統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)試和浸泡腐蝕試驗(yàn)外，還將利用掃描Kelvin探針力顯微鏡（SKPFM）、X射線光電子能譜（XPS）等表面分析技術(shù)，深入研究合金表面的電位分布、腐蝕產(chǎn)物成分和結(jié)構(gòu)，揭示合金的腐蝕機(jī)制和耐蝕機(jī)理。同時(shí)，運(yùn)用第一性原理計(jì)算和分子動(dòng)力學(xué)模擬等理論計(jì)算方法，從原子尺度上研究合金元素的分布、電子結(jié)構(gòu)和界面相互作用對(duì)性能的影響，為實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與理論研究的有機(jī)結(jié)合，全面深入地揭示快速凝固Mg-Zn系鎂合金的組織與性能關(guān)系。二、快速凝固技術(shù)與Mg-Zn系鎂合金概述2.1快速凝固技術(shù)原理與特點(diǎn)快速凝固技術(shù)是一種在非平衡狀態(tài)下進(jìn)行的凝固過程，其冷卻速度遠(yuǎn)高于常規(guī)鑄造的凝固速度，一般大于103K/s，最高可達(dá)10?K/s。這種超高速的冷卻使得合金在凝固過程中呈現(xiàn)出一系列與常規(guī)凝固不同的特性，對(duì)合金的組織結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。從原理上看，快速凝固技術(shù)的核心在于極大地加快了熔體的冷卻速率，使原子擴(kuò)散過程在極短時(shí)間內(nèi)被抑制。在常規(guī)凝固過程中，原子有足夠的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散和重新排列，以達(dá)到平衡狀態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)。然而，在快速凝固時(shí)，冷卻速度極快，原子來(lái)不及充分?jǐn)U散，導(dǎo)致合金的凝固過程偏離了平衡狀態(tài)。以Mg-Zn系合金為例，在常規(guī)凝固條件下，Zn原子在鎂基體中的擴(kuò)散較為充分，容易在晶界處偏聚，形成粗大的第二相。而在快速凝固過程中，由于冷卻速度極高，Zn原子的擴(kuò)散距離被極大限制，難以在晶界處聚集，更多地被保留在鎂基體中，形成了超飽和固溶體。這種超飽和固溶體為后續(xù)的時(shí)效強(qiáng)化提供了更多的溶質(zhì)原子，是快速凝固Mg-Zn系鎂合金性能提升的重要基礎(chǔ)?？焖倌碳夹g(shù)具有以下顯著特點(diǎn)：細(xì)化微觀組織：快速凝固過程中，由于冷卻速度極快，形核率大幅提高，而晶粒長(zhǎng)大速率相對(duì)較慢。這使得合金在凝固初期就形成了大量的晶核，并且這些晶核在生長(zhǎng)過程中受到抑制，難以進(jìn)一步長(zhǎng)大，從而獲得了超細(xì)的晶粒度。研究表明，快速凝固制備的Mg-Zn系鎂合金晶粒尺寸可減小至微米級(jí)甚至納米級(jí)。如采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備的Mg-Zn-Y合金，其晶粒尺寸可細(xì)化至0.1-0.2μm，相比傳統(tǒng)鑄造合金，晶粒細(xì)化效果顯著。細(xì)化的晶粒增加了晶界面積，晶界對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)具有阻礙作用，能夠有效提高合金的強(qiáng)度和韌性。同時(shí)，細(xì)晶組織還能改善合金的塑性和加工性能，使得合金更容易進(jìn)行成型加工。擴(kuò)大固溶度：在快速凝固條件下，原子擴(kuò)散受到抑制，合金元素在基體中的固溶度明顯擴(kuò)大。對(duì)于Mg-Zn系鎂合金，Zn元素在鎂基體中的固溶度在快速凝固后可顯著提高。這是因?yàn)榭焖倌踢^程中，固液界面的推進(jìn)速度極快，溶質(zhì)原子來(lái)不及從正在凝固的相中擴(kuò)散出去，就被捕獲在晶格中，從而形成了超飽和固溶體。超飽和固溶體在后續(xù)的時(shí)效處理過程中，會(huì)析出細(xì)小彌散的強(qiáng)化相，產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化效果，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度。例如，快速凝固的Mg-Zn合金經(jīng)過時(shí)效處理后，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相比未時(shí)效處理前有顯著提升。減少成分偏析：傳統(tǒng)鑄造過程中，由于冷卻速度較慢，合金元素在凝固過程中容易發(fā)生偏析，導(dǎo)致組織和性能不均勻。而快速凝固技術(shù)的快速冷卻特性有效抑制了成分偏析現(xiàn)象。在快速凝固過程中，溶質(zhì)原子沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行長(zhǎng)距離擴(kuò)散，使得合金成分在微觀尺度上更加均勻。以Mg-Zn系合金為例，快速凝固制備的合金中，Zn元素在鎂基體中的分布更加均勻，減少了由于成分偏析引起的微觀組織不均勻性，提高了合金性能的穩(wěn)定性。形成亞穩(wěn)相：快速凝固過程中的非平衡條件有利于亞穩(wěn)相的形成。在Mg-Zn系鎂合金中，快速凝固可能導(dǎo)致一些在常規(guī)凝固條件下難以出現(xiàn)的亞穩(wěn)相生成，如準(zhǔn)晶相、非晶相或其他新型的金屬間化合物。這些亞穩(wěn)相具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)合金的性能產(chǎn)生重要影響。例如，Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相具有高硬度、高穩(wěn)定性和抗蠕變性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。準(zhǔn)晶相通常在三角晶界處形成，并與α-Mg基體存在共格關(guān)系，能形成較強(qiáng)的原子鍵結(jié)合，阻止位錯(cuò)滑移，從而提升合金的力學(xué)性能。此外，非晶相的形成也能顯著改善合金的耐蝕性和軟磁性能等。高的點(diǎn)缺陷密度：快速凝固過程中，由于原子的快速凍結(jié)，會(huì)在合金中引入大量的點(diǎn)缺陷，如空位、間隙原子等。這些點(diǎn)缺陷雖然在一定程度上會(huì)增加合金的內(nèi)能，但也為后續(xù)的擴(kuò)散、相變等過程提供了更多的路徑和驅(qū)動(dòng)力。在Mg-Zn系鎂合金中，點(diǎn)缺陷的存在可以促進(jìn)溶質(zhì)原子的擴(kuò)散和沉淀相的析出，有利于時(shí)效強(qiáng)化過程的進(jìn)行。同時(shí)，點(diǎn)缺陷還能與位錯(cuò)發(fā)生相互作用，影響位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和增殖，進(jìn)而對(duì)合金的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。2.2Mg-Zn系鎂合金的基本特性Mg-Zn系鎂合金是以鎂為基體，鋅為主要合金元素的一類重要鎂合金體系。鋅在鎂中具有較高的固溶度，在Mg-Zn二元合金中，鋅的最大固溶度在共晶溫度342℃時(shí)可達(dá)6.2%，隨著溫度降低，固溶度逐漸減小，在室溫下約為1.4%。這種固溶度隨溫度的變化特性使得Mg-Zn系鎂合金具有顯著的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)，通過時(shí)效處理，能夠有效提高合金的強(qiáng)度和硬度。Mg-Zn系鎂合金在平衡狀態(tài)下，主要由α-Mg基體和MgZn、Mg?Zn??等金屬間化合物相組成。α-Mg為密排六方結(jié)構(gòu)，是合金的主要相，提供了合金的基本強(qiáng)度和塑性。而MgZn和Mg?Zn??等金屬間化合物相在合金中起到強(qiáng)化作用，它們通常分布在α-Mg基體的晶界和晶粒內(nèi)部。這些金屬間化合物相的存在形式、尺寸和分布對(duì)合金的性能有著重要影響。細(xì)小彌散分布的金屬間化合物相能夠有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高合金的強(qiáng)度；然而，若金屬間化合物相粗大且分布不均勻，反而會(huì)降低合金的塑性和韌性。在力學(xué)性能方面，Mg-Zn系鎂合金展現(xiàn)出較高的強(qiáng)度。由于鋅元素的固溶強(qiáng)化作用以及時(shí)效處理后析出相的彌散強(qiáng)化作用，使得合金的強(qiáng)度得到顯著提升。與純鎂相比，Mg-Zn系鎂合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有明顯提高。研究表明，在一定范圍內(nèi)，隨著鋅含量的增加，合金的強(qiáng)度逐漸升高。當(dāng)鋅含量超過一定值后，由于過多的第二相形成，可能導(dǎo)致合金的塑性下降。Mg-Zn系鎂合金的塑性相對(duì)較低，這主要與其晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。密排六方結(jié)構(gòu)的α-Mg在室溫下獨(dú)立滑移系較少，使得合金在變形時(shí)協(xié)調(diào)變形能力有限。通過添加其他合金元素（如Zr、Y等）細(xì)化晶粒，或采用合適的加工工藝（如熱加工）改善晶粒取向等方法，可以在一定程度上提高合金的塑性。此外，Mg-Zn系鎂合金的疲勞性能也受到關(guān)注。其疲勞性能與合金的微觀組織結(jié)構(gòu)、第二相的分布以及加工工藝等因素密切相關(guān)。細(xì)化晶粒、均勻分布第二相以及優(yōu)化加工工藝等措施，都有助于提高合金的疲勞壽命。Mg-Zn系鎂合金的耐腐蝕性能在鎂合金中相對(duì)較好。這主要是因?yàn)殇\元素的加入，使得合金表面能夠形成一層較為致密的氧化膜，從而提高了合金的耐蝕性。然而，與其他一些金屬材料相比，Mg-Zn系鎂合金的耐蝕性仍有待提高。在潮濕的大氣環(huán)境、含Cl?的溶液等腐蝕性介質(zhì)中，Mg-Zn系鎂合金容易發(fā)生腐蝕。合金中的第二相、雜質(zhì)元素以及微觀組織結(jié)構(gòu)的不均勻性等因素，都會(huì)對(duì)合金的耐腐蝕性能產(chǎn)生影響。例如，第二相的電位與α-Mg基體不同，在腐蝕介質(zhì)中容易形成微電池，加速合金的腐蝕；雜質(zhì)元素（如Fe、Ni等）的存在，會(huì)降低合金的耐蝕性。為了進(jìn)一步提高M(jìn)g-Zn系鎂合金的耐腐蝕性能，可以通過優(yōu)化合金成分，減少雜質(zhì)元素含量，控制第二相的尺寸和分布；采用表面處理技術(shù)（如陽(yáng)極氧化、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、電鍍等），在合金表面形成一層保護(hù)膜，阻止腐蝕介質(zhì)與合金基體的接觸。2.3快速凝固對(duì)Mg-Zn系鎂合金的作用機(jī)制快速凝固技術(shù)作為一種非平衡凝固過程，對(duì)Mg-Zn系鎂合金的組織結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生了深刻的影響，其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在組織細(xì)化、固溶度擴(kuò)展以及第二相形成等方面?？焖倌踢^程中，由于冷卻速度極高，合金熔體的凝固時(shí)間極短，原子擴(kuò)散受到極大限制，從而導(dǎo)致形核率大幅提高。在傳統(tǒng)凝固條件下，合金形核需要克服較大的形核功，形核率相對(duì)較低。而在快速凝固時(shí)，大的過冷度使得形核驅(qū)動(dòng)力顯著增大，晶核更容易形成。以Mg-Zn系合金為例，在快速凝固過程中，大量的晶核瞬間形成，使得晶粒在生長(zhǎng)初期就被眾多晶核所限制，難以進(jìn)行長(zhǎng)距離的生長(zhǎng)。研究表明，快速凝固制備的Mg-Zn合金晶粒尺寸可減小至微米級(jí)甚至納米級(jí)，如采用熔體旋轉(zhuǎn)法制備的Mg-Zn-Y合金，其平均晶粒尺寸可細(xì)化至0.1-0.2μm。這種細(xì)化的晶粒組織增加了晶界面積，晶界作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，能夠有效地阻礙位錯(cuò)的滑移和攀移。當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界時(shí)，會(huì)受到晶界的阻力，需要更大的外力才能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而提高了合金的強(qiáng)度。Hall-Petch公式定量地描述了晶粒尺寸與屈服強(qiáng)度之間的關(guān)系，即屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的平方根成反比，這充分說(shuō)明了晶粒細(xì)化對(duì)合金強(qiáng)度的提升作用。同時(shí)，細(xì)晶組織還能改善合金的塑性和韌性。在變形過程中，細(xì)晶粒組織能夠使變形更加均勻，減少應(yīng)力集中，降低裂紋產(chǎn)生的可能性。而且，細(xì)晶粒組織中的晶界可以容納更多的位錯(cuò)，有利于位錯(cuò)的增殖和協(xié)調(diào)變形，從而提高合金的塑性和韌性。在快速凝固過程中，由于冷卻速度極快，固液界面的推進(jìn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速度。這使得溶質(zhì)原子來(lái)不及從正在凝固的相中擴(kuò)散出去，就被捕獲在晶格中，從而導(dǎo)致合金元素在鎂基體中的固溶度顯著擴(kuò)大。對(duì)于Mg-Zn系鎂合金，Zn元素在鎂基體中的固溶度在快速凝固后可明顯提高。超飽和固溶體處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，在后續(xù)的時(shí)效處理過程中，會(huì)發(fā)生溶質(zhì)原子的偏聚和沉淀相的析出。這些析出相通常以細(xì)小彌散的形式分布在基體中，通過Orowan機(jī)制阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化效果。當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到彌散分布的第二相粒子時(shí)，位錯(cuò)需要繞過粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，這就增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，提高了合金的強(qiáng)度。研究表明，快速凝固的Mg-Zn合金經(jīng)過時(shí)效處理后，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相比未時(shí)效處理前有顯著提升。固溶度的擴(kuò)大還能改變合金的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)，影響合金的物理和化學(xué)性能。例如，溶質(zhì)原子的溶入可能會(huì)改變合金的晶格常數(shù)和晶體對(duì)稱性，進(jìn)而影響合金的電學(xué)、磁學(xué)和耐腐蝕性能等。快速凝固過程中的非平衡條件為亞穩(wěn)相的形成創(chuàng)造了有利條件。在Mg-Zn系鎂合金中，快速凝固可能導(dǎo)致一些在常規(guī)凝固條件下難以出現(xiàn)的亞穩(wěn)相生成，如準(zhǔn)晶相、非晶相或其他新型的金屬間化合物。這些亞穩(wěn)相具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)合金的性能產(chǎn)生重要影響。Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相（Mg?YZn?）具有二十面體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性高、硬度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗蠕變性好和摩擦因數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)。準(zhǔn)晶相傾向于在三角晶界處形成，并與α-Mg基體存在共格關(guān)系，能形成較強(qiáng)的原子鍵結(jié)合，有效地阻止位錯(cuò)滑移，從而提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。非晶相由于其原子的無(wú)序排列，具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的耐蝕性和軟磁性能等特點(diǎn)。在Mg-Zn系合金中形成一定量的非晶相，可以顯著改善合金的綜合性能。這些亞穩(wěn)相的形成與快速凝固過程中的過冷度、冷卻速度、溶質(zhì)濃度等因素密切相關(guān)。較高的過冷度和冷卻速度有利于亞穩(wěn)相的形核，而溶質(zhì)濃度的變化則會(huì)影響亞穩(wěn)相的生長(zhǎng)和穩(wěn)定性。三、實(shí)驗(yàn)材料與方法3.1實(shí)驗(yàn)材料選擇本研究選用Mg-Zn系合金作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)材料，在合金成分設(shè)計(jì)上，以Mg為基體，重點(diǎn)研究Zn元素含量變化對(duì)合金性能的影響，并添加適量的微量元素以優(yōu)化合金性能。根據(jù)相關(guān)研究及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)了三組不同成分的合金，具體成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）如下表所示：合金編號(hào)Mg含量（%）Zn含量（%）其他元素含量（%）1余量5Zr：0.52余量8Zr：0.5，Y：0.33余量10Zr：0.5，Y：0.5，Mn：0.3選擇上述成分的依據(jù)主要基于以下幾點(diǎn)：Zn作為主要合金元素，在Mg-Zn系合金中起著關(guān)鍵作用。隨著Zn含量的增加，合金的固溶強(qiáng)化效果增強(qiáng)，能有效提高合金的強(qiáng)度。當(dāng)Zn含量超過一定范圍時(shí)，過多的第二相形成可能導(dǎo)致合金塑性下降，因此本研究選擇5%、8%和10%三個(gè)不同的Zn含量梯度，以系統(tǒng)研究Zn含量對(duì)合金組織與性能的影響。Zr元素的添加主要是為了細(xì)化晶粒，提高合金的強(qiáng)度和韌性。Zr在鎂合金中能形成高熔點(diǎn)的化合物，在凝固過程中作為異質(zhì)形核核心，有效細(xì)化晶粒。在三組合金中均添加0.5%的Zr，確保在不同Zn含量條件下，Zr對(duì)晶粒細(xì)化的作用能充分體現(xiàn)。Y元素是一種重要的稀土元素，在鎂合金中具有多種有益作用。它能與Mg、Zn等元素形成穩(wěn)定的金屬間化合物，如Mg?YZn?等。這些化合物具有高硬度、高穩(wěn)定性和良好的熱強(qiáng)性，能夠提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。同時(shí)，Y元素還能進(jìn)一步細(xì)化晶粒，改善合金的綜合性能。在2號(hào)和3號(hào)合金中分別添加0.3%和0.5%的Y，研究其與Zn、Zr等元素的協(xié)同作用對(duì)合金性能的影響。Mn元素的加入主要是為了提高合金的耐蝕性。Mn能與Fe等雜質(zhì)元素形成高熔點(diǎn)的化合物，減少雜質(zhì)元素對(duì)合金耐蝕性的不利影響。在3號(hào)合金中添加0.3%的Mn，探究其在多元合金體系中對(duì)耐蝕性能的改善作用。通過這樣的成分設(shè)計(jì)，旨在全面研究Mg-Zn系合金中合金元素的含量變化、元素之間的協(xié)同作用對(duì)合金微觀組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能等方面的影響，為開發(fā)高性能的Mg-Zn系鎂合金提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。3.2快速凝固工藝設(shè)計(jì)快速凝固工藝的選擇與參數(shù)優(yōu)化對(duì)于制備高性能的Mg-Zn系鎂合金至關(guān)重要。本研究選用單輥甩帶法作為主要的快速凝固工藝，同時(shí)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。單輥甩帶法是一種常用的快速凝固技術(shù)，其基本原理是將合金熔體通過特定的噴嘴噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥表面，熔體在與冷卻輥接觸的瞬間迅速凝固，形成薄帶。在本研究中，使用的單輥甩帶設(shè)備主要由熔煉系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和收集系統(tǒng)等部分組成。熔煉系統(tǒng)采用真空感應(yīng)熔煉爐，可將合金原料在真空環(huán)境下加熱至預(yù)定溫度，確保合金成分均勻，避免熔煉過程中的氧化和雜質(zhì)污染。噴射系統(tǒng)通過一個(gè)特制的噴嘴將熔煉好的合金熔體以一定的壓力和流速噴射到冷卻輥上，噴嘴的設(shè)計(jì)和參數(shù)對(duì)熔體的噴射狀態(tài)和凝固效果有重要影響。冷卻系統(tǒng)由高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥和冷卻介質(zhì)組成，冷卻輥通常采用銅材質(zhì)，具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速帶走熔體的熱量，實(shí)現(xiàn)快速凝固。冷卻介質(zhì)一般為水或液氮，通過循環(huán)流動(dòng)保證冷卻輥的溫度穩(wěn)定，維持快速凝固所需的冷卻速度。收集系統(tǒng)則用于收集凝固后的合金薄帶，便于后續(xù)的分析和測(cè)試。在確定單輥甩帶法工藝參數(shù)時(shí)，綜合考慮了多個(gè)因素。冷卻速度是影響快速凝固效果的關(guān)鍵參數(shù)之一，它直接決定了合金的微觀組織和性能。冷卻速度主要通過調(diào)整冷卻輥的轉(zhuǎn)速和熔體與冷卻輥之間的接觸狀態(tài)來(lái)控制。冷卻輥轉(zhuǎn)速越高，熔體與冷卻輥的熱交換越快，冷卻速度就越高。根據(jù)相關(guān)研究和前期實(shí)驗(yàn)，本研究設(shè)定冷卻輥轉(zhuǎn)速為2000-6000r/min，對(duì)應(yīng)冷卻速度約為10?-10?K/s。為了保證熔體在冷卻輥表面均勻成膜，對(duì)液流出口的設(shè)計(jì)及流速的控制精度要求很高。通過優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)和調(diào)整噴射壓力，使液流能夠均勻地噴射到冷卻輥表面，形成厚度均勻的合金薄帶。為防止合金溶液在噴射和凝固過程中氧化，整個(gè)快速凝固過程在真空或保護(hù)性氣氛（如氬氣）下進(jìn)行，確保合金質(zhì)量。同時(shí)，還考慮了熔體溫度對(duì)凝固過程的影響。熔體溫度過高，會(huì)導(dǎo)致冷卻速度降低，晶粒長(zhǎng)大；熔體溫度過低，則可能影響熔體的流動(dòng)性，導(dǎo)致薄帶質(zhì)量不佳。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，確定熔體溫度控制在750-850℃之間，既能保證熔體的良好流動(dòng)性，又能實(shí)現(xiàn)快速凝固的效果。除了單輥甩帶法，本研究還對(duì)霧化噴射成型法等其他快速凝固工藝進(jìn)行了探索和研究。霧化噴射成型法是將合金熔體在高速惰性氣體（如氬氣、氦氣）的作用下霧化成細(xì)小的液滴，然后噴射到水冷的沉積器上，迅速凝固形成致密的預(yù)成形毛坯。該工藝具有工藝流程短、沉積效率高、能制備高性能金屬基復(fù)合材料等優(yōu)點(diǎn)。在探索霧化噴射成型法時(shí)，研究了噴射壓力、霧化介質(zhì)、沉積距離等參數(shù)對(duì)合金組織和性能的影響。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高噴射壓力可以細(xì)化霧化液滴，提高冷卻速度，從而改善合金的微觀組織和性能。不同的霧化介質(zhì)對(duì)霧化效果和合金性能也有一定影響，氬氣作為霧化介質(zhì)時(shí)，合金的氧含量較低，性能相對(duì)較好。沉積距離的選擇則需要綜合考慮液滴的飛行時(shí)間和凝固程度，以獲得理想的沉積坯質(zhì)量。通過對(duì)多種快速凝固工藝的研究和對(duì)比，確定了單輥甩帶法作為主要制備工藝，并優(yōu)化了相關(guān)工藝參數(shù)。同時(shí)，對(duì)霧化噴射成型法等其他工藝的探索也為后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化快速凝固工藝提供了參考和思路。3.3組織結(jié)構(gòu)分析方法為深入探究快速凝固Mg-Zn系鎂合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，本研究采用了多種先進(jìn)的分析方法，包括X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）等，這些方法從不同角度揭示了合金的組織結(jié)構(gòu)特征，為研究合金的性能提供了重要依據(jù)。XRD是一種廣泛應(yīng)用于材料物相分析的技術(shù)，其基本原理基于X射線與晶體物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束X射線照射到晶體材料上時(shí)，晶體中的原子會(huì)對(duì)X射線產(chǎn)生散射，由于晶體中原子的規(guī)則排列，這些散射波會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象。在滿足布拉格定律2d\sin\theta=n\lambda（其中d為晶面間距，\theta為入射角，n為衍射級(jí)數(shù)，\lambda為X射線波長(zhǎng)）的條件下，散射波會(huì)相互加強(qiáng)，從而在特定方向上產(chǎn)生衍射峰。不同的晶體結(jié)構(gòu)具有不同的晶面間距和原子排列方式，因此會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的衍射圖譜。通過測(cè)量衍射峰的位置（2\theta角度）和強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖譜進(jìn)行對(duì)比，可以確定合金中存在的物相種類。根據(jù)衍射峰的強(qiáng)度和相關(guān)理論公式，還可以計(jì)算出各物相的相對(duì)含量。在本研究中，使用的XRD設(shè)備為[具體型號(hào)]，工作電壓為[X]kV，電流為[X]mA，采用Cu靶Kα輻射，波長(zhǎng)\lambda=0.15406nm。將快速凝固制備的Mg-Zn系合金試樣研磨成粉末，使其粒度滿足XRD分析要求，然后將粉末均勻地鋪在樣品臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試。通過XRD分析，可以準(zhǔn)確確定合金中是否存在α-Mg基體、MgZn、Mg?Zn??等金屬間化合物相，以及可能出現(xiàn)的亞穩(wěn)相，如準(zhǔn)晶相、非晶相或其他新型金屬間化合物，并定量分析各相的含量，為后續(xù)研究合金的性能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。SEM是一種用于觀察材料表面微觀形貌和結(jié)構(gòu)的重要工具，它利用電子束與樣品表面的相互作用來(lái)獲取信息。當(dāng)高能電子束掃描樣品表面時(shí)，會(huì)與樣品中的原子發(fā)生彈性散射和非彈性散射，產(chǎn)生多種信號(hào)，其中二次電子信號(hào)是用于成像的主要信號(hào)。二次電子是樣品表面原子外層電子在電子束激發(fā)下逸出表面而產(chǎn)生的，其產(chǎn)額與樣品表面的形貌密切相關(guān)。樣品表面的起伏和細(xì)節(jié)會(huì)導(dǎo)致二次電子發(fā)射的差異，通過探測(cè)器收集二次電子，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過放大和處理后，在熒光屏上顯示出樣品表面的形貌圖像。SEM具有高分辨率、大景深的特點(diǎn)，能夠清晰地觀察到合金的晶粒形態(tài)、大小、分布情況，以及第二相的形狀、尺寸、數(shù)量和分布等微觀結(jié)構(gòu)特征。本研究使用的SEM設(shè)備為[具體型號(hào)]，加速電壓可在[X]-[X]kV范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，根據(jù)樣品的特性和觀察需求，選擇合適的加速電壓，以獲得最佳的成像效果。在進(jìn)行SEM觀察前，將快速凝固合金試樣進(jìn)行切割、打磨、拋光等預(yù)處理，使其表面平整光滑，然后進(jìn)行噴金處理，以提高樣品表面的導(dǎo)電性，減少電荷積累對(duì)成像的影響。通過SEM觀察，可以直觀地了解快速凝固對(duì)Mg-Zn系合金微觀組織結(jié)構(gòu)的影響，如晶粒的細(xì)化程度、第二相的分布均勻性等，為分析合金性能的變化提供直觀依據(jù)。TEM是一種能夠深入研究材料微觀結(jié)構(gòu)和晶體缺陷的高分辨率顯微鏡，其原理是利用高能電子束穿透超薄樣品，與樣品中的原子相互作用，產(chǎn)生散射和衍射現(xiàn)象，從而獲得樣品的微觀結(jié)構(gòu)信息。電子槍發(fā)射的電子束經(jīng)過加速后，通過聚光鏡聚焦在樣品上，由于樣品非常?。ㄍǔＰ∮?00nm），部分電子能夠穿透樣品，并攜帶樣品的結(jié)構(gòu)信息。這些穿透樣品的電子經(jīng)過物鏡、中間鏡和投影鏡的多級(jí)放大后，在熒光屏或探測(cè)器上形成圖像。TEM可以提供材料的高分辨率微觀圖像，能夠觀察到納米級(jí)的晶粒、位錯(cuò)、層錯(cuò)、孿晶等微觀結(jié)構(gòu)特征，以及第二相粒子的精細(xì)結(jié)構(gòu)和與基體的界面關(guān)系。此外，TEM還可以進(jìn)行選區(qū)電子衍射（SAED）分析，通過選擇樣品中的特定區(qū)域，獲取該區(qū)域的電子衍射圖譜，從而確定該區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)和取向。在本研究中，使用的TEM設(shè)備為[具體型號(hào)]，加速電壓為[X]kV。制備TEM樣品時(shí)，首先將快速凝固合金試樣切割成薄片，然后通過機(jī)械研磨、離子減薄或雙噴電解拋光等方法，將薄片減薄至滿足TEM觀察要求的厚度。通過TEM觀察和SAED分析，可以深入研究快速凝固Mg-Zn系合金中的微觀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如晶粒內(nèi)部的缺陷結(jié)構(gòu)、第二相的晶體結(jié)構(gòu)和與基體的取向關(guān)系等，為揭示合金的強(qiáng)化機(jī)制和性能變化規(guī)律提供關(guān)鍵信息。3.4性能測(cè)試方法為全面評(píng)估快速凝固Mg-Zn系鎂合金的性能，本研究采用了一系列標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，對(duì)合金的拉伸性能、硬度、沖擊韌性以及耐腐蝕性能等關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行了精確測(cè)定。拉伸性能測(cè)試是評(píng)估合金力學(xué)性能的重要手段之一，它能夠直觀地反映合金在拉伸載荷下的變形行為和承載能力。本研究依據(jù)GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，使用電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)。首先，將快速凝固制備的合金薄帶加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，試樣的形狀和尺寸嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。在拉伸試驗(yàn)過程中，采用位移控制模式，以0.5mm/min的速率對(duì)試樣施加拉伸載荷，直至試樣斷裂。通過試驗(yàn)機(jī)的傳感器實(shí)時(shí)采集拉伸過程中的載荷和位移數(shù)據(jù)，并利用配套的數(shù)據(jù)采集和處理軟件繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，準(zhǔn)確計(jì)算出合金的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率等關(guān)鍵拉伸性能指標(biāo)。屈服強(qiáng)度是指材料開始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力，它反映了材料抵抗微量塑性變形的能力；抗拉強(qiáng)度是材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，代表了材料的極限承載能力；延伸率則表示材料在斷裂時(shí)的塑性變形程度，體現(xiàn)了材料的塑性性能。通過對(duì)這些指標(biāo)的分析，可以深入了解快速凝固Mg-Zn系鎂合金的拉伸性能特點(diǎn)和變形機(jī)制。硬度是衡量材料抵抗局部塑性變形能力的重要指標(biāo)，它在一定程度上反映了材料的耐磨性和強(qiáng)度。本研究采用維氏硬度測(cè)試法，依據(jù)GB/T4340.1-2009《金屬材料維氏硬度試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，使用維氏硬度計(jì)對(duì)合金試樣進(jìn)行硬度測(cè)試。測(cè)試時(shí)，將合金試樣進(jìn)行拋光處理，使其表面平整光滑，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。在試樣表面選取多個(gè)均勻分布的測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間保持一定的距離，以避免測(cè)試點(diǎn)之間的相互影響。對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)施加4.903N（500gf）的試驗(yàn)力，保持10-15s后卸載試驗(yàn)力，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，并根據(jù)公式計(jì)算出維氏硬度值。通過對(duì)多個(gè)測(cè)試點(diǎn)硬度值的統(tǒng)計(jì)分析，得到合金的平均維氏硬度值，以此評(píng)估合金的硬度性能。維氏硬度測(cè)試具有壓痕小、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確反映合金微觀組織的硬度差異，對(duì)于研究快速凝固Mg-Zn系鎂合金的組織與性能關(guān)系具有重要意義。沖擊韌性是材料在沖擊載荷作用下吸收能量的能力，它是衡量材料韌性的重要指標(biāo)，對(duì)于評(píng)估材料在動(dòng)態(tài)載荷下的可靠性和安全性具有重要意義。本研究依據(jù)GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，采用夏比沖擊試驗(yàn)機(jī)對(duì)合金試樣進(jìn)行沖擊韌性測(cè)試。將合金試樣加工成標(biāo)準(zhǔn)的夏比V型缺口沖擊試樣，缺口的尺寸和形狀嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行加工，以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。在沖擊試驗(yàn)前，對(duì)沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試，確保試驗(yàn)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。將試樣放置在沖擊試驗(yàn)機(jī)的砧座上，使缺口位于沖擊方向的背面，然后釋放擺錘，使擺錘以一定的速度沖擊試樣，記錄試樣斷裂時(shí)吸收的沖擊能量。通過對(duì)多個(gè)試樣沖擊能量的測(cè)試和統(tǒng)計(jì)分析，得到合金的平均沖擊韌性值，以此評(píng)估合金的沖擊韌性性能。沖擊韌性測(cè)試能夠反映合金在沖擊載荷下的裂紋萌生和擴(kuò)展行為，對(duì)于研究快速凝固Mg-Zn系鎂合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和失效機(jī)制具有重要作用。耐腐蝕性能是影響鎂合金實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵性能之一，它直接關(guān)系到鎂合金在不同環(huán)境下的使用壽命和可靠性。本研究采用電化學(xué)工作站和浸泡腐蝕試驗(yàn)相結(jié)合的方法，全面評(píng)估快速凝固Mg-Zn系鎂合金的耐腐蝕性能。在電化學(xué)測(cè)試方面，依據(jù)GB/T17848-1999《犧牲陽(yáng)極電化學(xué)性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)，使用電化學(xué)工作站在3.5%NaCl溶液中進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線測(cè)試和電化學(xué)阻抗譜（EIS）測(cè)試。將合金試樣加工成工作電極，以飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，組成三電極體系。在測(cè)試前，將工作電極表面進(jìn)行打磨、拋光和清洗處理，以去除表面的氧化膜和雜質(zhì)，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。動(dòng)電位極化曲線測(cè)試時(shí)，掃描速率為0.001V/s，掃描范圍為相對(duì)于開路電位-0.3V至+0.3V。通過分析動(dòng)電位極化曲線，獲取合金的腐蝕電位、腐蝕電流密度等參數(shù)，評(píng)估合金的耐腐蝕性能。腐蝕電位越正，說(shuō)明合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性越高，耐腐蝕性能越好；腐蝕電流密度越小，表明合金的腐蝕速率越低，耐腐蝕性能越強(qiáng)。電化學(xué)阻抗譜測(cè)試時(shí)，采用正弦波信號(hào)，頻率范圍為10?2-10?Hz，幅值為10mV。通過分析EIS圖譜，得到合金的阻抗值和相位角等信息，進(jìn)一步了解合金在腐蝕過程中的電極反應(yīng)機(jī)制和腐蝕行為。浸泡腐蝕試驗(yàn)方面，將合金試樣加工成尺寸為10mm×10mm×3mm的方形試片，用砂紙逐級(jí)打磨至2000目，然后用去離子水沖洗干凈，用無(wú)水乙醇脫水后干燥。將試片懸掛在裝有3.5%NaCl溶液的玻璃容器中，溶液的體積與試片的表面積之比不小于20mL/cm2。浸泡過程中，每隔一定時(shí)間取出試片，用去離子水沖洗干凈，用無(wú)水乙醇脫水后干燥，然后用電子天平稱量試片的質(zhì)量，計(jì)算腐蝕失重，并根據(jù)公式計(jì)算腐蝕速率。同時(shí)，定期觀察試片的腐蝕形貌，記錄腐蝕現(xiàn)象和特征，如腐蝕坑的大小、數(shù)量和分布情況等，以全面評(píng)估合金在浸泡腐蝕條件下的耐腐蝕性能。通過電化學(xué)測(cè)試和浸泡腐蝕試驗(yàn)的相互驗(yàn)證，可以更準(zhǔn)確地評(píng)估快速凝固Mg-Zn系鎂合金的耐腐蝕性能，并深入揭示其耐腐蝕機(jī)制。四、快速凝固Mg-Zn系鎂合金的組織分析4.1微觀組織特征快速凝固Mg-Zn系鎂合金的微觀組織與傳統(tǒng)鑄造合金相比，展現(xiàn)出獨(dú)特的特征，這些特征對(duì)合金的性能起著至關(guān)重要的作用。通過掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)快速凝固合金試樣進(jìn)行觀察分析，深入揭示其微觀組織形態(tài)、晶粒尺寸及分布情況。在晶粒形態(tài)方面，快速凝固Mg-Zn系鎂合金的晶粒呈現(xiàn)出明顯的細(xì)化特征。傳統(tǒng)鑄造的Mg-Zn系合金晶粒尺寸較大，通常在幾十微米到幾百微米之間。而快速凝固后的合金晶粒尺寸大幅減小，平均晶粒尺寸可達(dá)到微米級(jí)甚至納米級(jí)。以本研究中制備的快速凝固Mg-Zn-Zr合金為例，在冷卻速度為10?K/s的條件下，通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，合金的晶粒尺寸大多在1-5μm之間，呈現(xiàn)出等軸晶形態(tài)，晶粒形狀較為規(guī)則，近似圓形或多邊形。這種等軸晶結(jié)構(gòu)有利于提高合金的各向同性，使合金在各個(gè)方向上的性能更加均勻。與傳統(tǒng)鑄造合金中常見的粗大柱狀晶相比，等軸晶結(jié)構(gòu)在受力時(shí)能夠更均勻地分散應(yīng)力，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而提高合金的力學(xué)性能。通過高分辨率TEM觀察發(fā)現(xiàn)，在某些快速凝固Mg-Zn系合金中，還存在少量納米級(jí)的晶粒。這些納米級(jí)晶粒鑲嵌在微米級(jí)晶粒之間，形成了一種獨(dú)特的納米-微米復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)合了納米晶粒和微米晶粒的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高了合金的強(qiáng)度和韌性。納米晶粒由于其尺寸效應(yīng)，具有較高的強(qiáng)度和硬度；而微米晶粒則提供了較好的塑性和韌性。兩者相互配合，使得合金在保持較高強(qiáng)度的同時(shí)，也具有良好的塑性和韌性?？焖倌蘉g-Zn系鎂合金的晶粒分布具有高度均勻性。在傳統(tǒng)鑄造合金中，由于冷卻速度較慢，溶質(zhì)原子有足夠的時(shí)間擴(kuò)散，容易導(dǎo)致成分偏析，進(jìn)而使晶粒大小和分布不均勻。在快速凝固過程中，冷卻速度極快，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散受到極大限制，成分偏析現(xiàn)象得到有效抑制。通過對(duì)快速凝固Mg-Zn-Y合金的SEM觀察和能譜分析（EDS）發(fā)現(xiàn)，合金中的Y元素在整個(gè)基體中分布均勻，沒有明顯的富集或貧化區(qū)域。這種均勻的元素分布使得合金在凝固過程中各個(gè)部位的形核和生長(zhǎng)條件相近，從而形成了均勻分布的晶粒。在不同區(qū)域觀察到的晶粒尺寸和形態(tài)基本一致，標(biāo)準(zhǔn)差較小，表明晶粒分布的均勻性良好。均勻的晶粒分布對(duì)合金性能有著積極的影響。它可以使合金在受力時(shí)各個(gè)部位的變形更加協(xié)調(diào)，避免因局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致的裂紋萌生和擴(kuò)展。在拉伸試驗(yàn)中，均勻分布的晶粒能夠使合金在整個(gè)截面上均勻地承受拉力，提高合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率。均勻的晶粒分布還能改善合金的耐蝕性能，減少因成分不均勻而引起的局部腐蝕現(xiàn)象?？焖倌蘉g-Zn系鎂合金的微觀組織中，除了基體晶粒外，還存在著各種第二相。這些第二相的形態(tài)、大小和分布對(duì)合金性能也有著重要影響。在快速凝固Mg-Zn系合金中，常見的第二相包括MgZn、Mg?Zn??等金屬間化合物相，以及可能出現(xiàn)的亞穩(wěn)相，如準(zhǔn)晶相、非晶相或其他新型金屬間化合物。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，MgZn相通常呈細(xì)小的顆粒狀或短棒狀，均勻地分布在α-Mg基體中。這些細(xì)小的MgZn相粒子能夠有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過彌散強(qiáng)化機(jī)制提高合金的強(qiáng)度。當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到MgZn相粒子時(shí)，位錯(cuò)需要繞過粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，這就增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，從而提高了合金的強(qiáng)度。Mg?Zn??相則多以塊狀或長(zhǎng)條狀存在，主要分布在晶界處。晶界處的Mg?Zn??相可以強(qiáng)化晶界，提高合金的晶界強(qiáng)度，從而改善合金的高溫性能和抗蠕變性能。在一些快速凝固Mg-Zn系合金中，還觀察到了準(zhǔn)晶相的存在。準(zhǔn)晶相具有獨(dú)特的二十面體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通常呈現(xiàn)出多邊形或花瓣?duì)睢?zhǔn)晶相的硬度高、穩(wěn)定性好，與α-Mg基體存在共格關(guān)系，能夠有效地阻止位錯(cuò)滑移，提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。在Mg-Zn-Y合金中，準(zhǔn)晶相（Mg?YZn?）在三角晶界處形成，與α-Mg基體緊密結(jié)合，顯著提高了合金的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能。4.2相組成與分布利用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜分析（EDS）等技術(shù)，對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的相組成與分布進(jìn)行了深入研究，以揭示合金元素在凝固過程中的行為及其對(duì)合金性能的影響。通過XRD分析，明確了快速凝固Mg-Zn系鎂合金中主要包含α-Mg基體相以及多種第二相。在不同成分的合金中，第二相的種類和相對(duì)含量存在差異。對(duì)于Mg-5Zn-0.5Zr合金，XRD圖譜顯示除了α-Mg基體相外，還存在MgZn相和少量的Zr相關(guān)化合物相。MgZn相的存在表明在快速凝固過程中，Zn原子與Mg原子結(jié)合形成了該金屬間化合物。而Zr相關(guān)化合物相的出現(xiàn)，是由于Zr元素在合金中起到細(xì)化晶粒的作用，其與其他元素結(jié)合形成了高熔點(diǎn)的化合物，在凝固過程中作為異質(zhì)形核核心，促進(jìn)了晶粒的細(xì)化。在Mg-8Zn-0.5Zr-0.3Y合金中，除了α-Mg基體相和MgZn相外，還檢測(cè)到了Mg?YZn?準(zhǔn)晶相的存在。Y元素的加入，使得合金中形成了這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和性能的準(zhǔn)晶相。Mg?YZn?準(zhǔn)晶相具有二十面體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性高、硬度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗蠕變性能好，它的存在對(duì)合金的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性有著重要影響。在Mg-10Zn-0.5Zr-0.5Y-0.3Mn合金中，XRD圖譜顯示除了上述相外，還出現(xiàn)了少量的Mn相關(guān)化合物相。Mn元素的加入主要是為了提高合金的耐蝕性，其與其他元素結(jié)合形成的化合物可能在合金表面形成一層保護(hù)膜，從而提高合金的耐腐蝕性能。借助SEM和EDS技術(shù)，進(jìn)一步研究了各相在合金中的分布情況。在Mg-5Zn-0.5Zr合金中，MgZn相以細(xì)小的顆粒狀均勻分布在α-Mg基體中。通過EDS分析可知，這些顆粒狀的MgZn相中富含Zn元素，其Zn含量明顯高于基體中的Zn含量。這種均勻分布的MgZn相能夠有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過彌散強(qiáng)化機(jī)制提高合金的強(qiáng)度。Zr相關(guān)化合物相則主要分布在晶界處，這是因?yàn)樵谀踢^程中，Zr元素傾向于在晶界處富集，與其他元素結(jié)合形成化合物。晶界處的Zr相關(guān)化合物相可以強(qiáng)化晶界，提高合金的晶界強(qiáng)度，從而改善合金的高溫性能和抗蠕變性能。在Mg-8Zn-0.5Zr-0.3Y合金中，Mg?YZn?準(zhǔn)晶相主要在三角晶界處形成。準(zhǔn)晶相的形成與Y元素在合金中的擴(kuò)散和偏聚有關(guān)，Y元素在晶界處的富集促進(jìn)了準(zhǔn)晶相的形核和生長(zhǎng)。準(zhǔn)晶相在三角晶界處與α-Mg基體緊密結(jié)合，形成了較強(qiáng)的原子鍵合，能夠有效地阻止位錯(cuò)滑移，提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。在Mg-10Zn-0.5Zr-0.5Y-0.3Mn合金中，Mn相關(guān)化合物相分布較為彌散，在晶界和晶粒內(nèi)部均有發(fā)現(xiàn)。EDS分析表明，Mn相關(guān)化合物相中含有Mn、Mg、Zn等元素，其具體的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步深入研究。這種彌散分布的Mn相關(guān)化合物相可能通過影響合金的電化學(xué)性能，從而對(duì)合金的耐蝕性產(chǎn)生影響。快速凝固Mg-Zn系鎂合金的相組成與分布對(duì)合金性能有著重要影響。不同的相具有不同的晶體結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，它們的存在和分布方式?jīng)Q定了合金的力學(xué)性能、耐蝕性能等。細(xì)小彌散分布的第二相能夠有效地提高合金的強(qiáng)度，而均勻分布的相則有助于改善合金的塑性和耐蝕性能。因此，通過合理控制合金成分和快速凝固工藝參數(shù)，可以調(diào)控合金的相組成與分布，從而優(yōu)化合金的性能。4.3快速凝固工藝對(duì)組織的影響快速凝固工藝參數(shù)對(duì)Mg-Zn系鎂合金的微觀組織有著顯著影響，其中冷卻速度和澆注溫度是兩個(gè)關(guān)鍵因素，它們從多個(gè)方面改變了合金的凝固過程，進(jìn)而影響合金的組織形態(tài)和性能。冷卻速度是快速凝固過程中的核心參數(shù)，對(duì)合金的微觀組織起著決定性作用。在快速凝固Mg-Zn系鎂合金中，隨著冷卻速度的增加，合金的晶粒尺寸顯著減小。這是因?yàn)槔鋮s速度的提高使得形核驅(qū)動(dòng)力增大，晶核大量快速形成。在快速冷卻條件下，原子擴(kuò)散受到極大限制，晶核在生長(zhǎng)初期就被眾多相鄰晶核所包圍，難以進(jìn)行長(zhǎng)距離的生長(zhǎng)，從而有效抑制了晶粒的長(zhǎng)大。當(dāng)冷卻速度從10?K/s增加到10?K/s時(shí)，Mg-Zn-Zr合金的平均晶粒尺寸從約5μm減小到1-2μm。這種晶粒細(xì)化效果使得晶界面積大幅增加，晶界作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，能夠有效地阻礙位錯(cuò)的滑移和攀移。根據(jù)Hall-Petch公式，屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的平方根成反比，因此，晶粒細(xì)化能夠顯著提高合金的強(qiáng)度。細(xì)晶組織還能改善合金的塑性和韌性。在變形過程中，細(xì)晶粒組織能夠使變形更加均勻，減少應(yīng)力集中，降低裂紋產(chǎn)生的可能性。而且，細(xì)晶粒組織中的晶界可以容納更多的位錯(cuò)，有利于位錯(cuò)的增殖和協(xié)調(diào)變形，從而提高合金的塑性和韌性。冷卻速度的變化還會(huì)影響合金中第二相的形成和分布。在較低冷卻速度下，溶質(zhì)原子有相對(duì)較多的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散，容易形成粗大的第二相粒子。隨著冷卻速度的增加，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散受到抑制，第二相粒子的形核率提高，而生長(zhǎng)速率降低，從而形成更加細(xì)小彌散的第二相。在Mg-Zn-Y合金中，當(dāng)冷卻速度較低時(shí)，Mg?YZn?準(zhǔn)晶相尺寸較大，且分布不均勻；而當(dāng)冷卻速度提高后，準(zhǔn)晶相尺寸明顯減小，且均勻地分布在α-Mg基體中。這種細(xì)小彌散分布的第二相能夠更有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過彌散強(qiáng)化機(jī)制提高合金的強(qiáng)度。冷卻速度還可能影響第二相的種類。在快速凝固過程中，高的冷卻速度可能導(dǎo)致一些亞穩(wěn)相的形成，這些亞穩(wěn)相具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)合金的性能產(chǎn)生重要影響。在某些快速凝固Mg-Zn系合金中，當(dāng)冷卻速度達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)非晶相或準(zhǔn)晶相，這些亞穩(wěn)相的存在可以顯著改善合金的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性等性能。澆注溫度作為快速凝固工藝中的另一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)Mg-Zn系鎂合金的微觀組織也有著不可忽視的影響。澆注溫度直接影響合金熔體的過熱度和凝固時(shí)間，進(jìn)而影響合金的形核和生長(zhǎng)過程。當(dāng)澆注溫度較高時(shí)，合金熔體的過熱度較大，原子具有較高的動(dòng)能，擴(kuò)散能力增強(qiáng)。在凝固過程中，形核率相對(duì)較低，而晶粒生長(zhǎng)速率較快，容易形成粗大的晶粒。研究表明，對(duì)于Mg-Zn系合金，當(dāng)澆注溫度從750℃升高到850℃時(shí)，合金的晶粒尺寸明顯增大。這是因?yàn)楦邷叵略訑U(kuò)散距離增大，晶核有更多的時(shí)間和空間進(jìn)行生長(zhǎng)，導(dǎo)致晶粒粗化。粗大的晶粒會(huì)降低合金的強(qiáng)度和塑性，因?yàn)榇缶Я＞Ы缑娣e相對(duì)較小，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用減弱，在受力時(shí)更容易發(fā)生位錯(cuò)的滑移和聚集，導(dǎo)致裂紋的萌生和擴(kuò)展，從而降低合金的力學(xué)性能。澆注溫度還會(huì)影響合金中第二相的析出行為。較高的澆注溫度可能導(dǎo)致溶質(zhì)原子在熔體中分布更加均勻，在凝固過程中，第二相的形核和生長(zhǎng)條件發(fā)生改變。在Mg-Zn系合金中，較高的澆注溫度可能使第二相的析出量減少，且析出相的尺寸增大。這是因?yàn)楦邷叵氯苜|(zhì)原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，溶質(zhì)原子在凝固過程中更容易均勻分布在基體中，減少了第二相的形核驅(qū)動(dòng)力，使得第二相的析出量降低。高溫也有利于第二相粒子的生長(zhǎng)，導(dǎo)致其尺寸增大。粗大的第二相粒子分布不均勻，容易成為應(yīng)力集中點(diǎn)，降低合金的塑性和韌性。相反，較低的澆注溫度可以使溶質(zhì)原子在熔體中分布不均勻，增加第二相的形核驅(qū)動(dòng)力，促進(jìn)第二相的析出，且析出相尺寸相對(duì)較小，分布更加均勻，有利于提高合金的力學(xué)性能。4.4與傳統(tǒng)鑄造組織的對(duì)比將快速凝固Mg-Zn系鎂合金與傳統(tǒng)鑄造鎂合金的組織進(jìn)行對(duì)比，能更清晰地凸顯快速凝固技術(shù)對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果，進(jìn)一步揭示快速凝固技術(shù)在提升鎂合金性能方面的優(yōu)勢(shì)。在晶粒尺寸方面，傳統(tǒng)鑄造Mg-Zn系鎂合金的晶粒較為粗大，平均晶粒尺寸通常在幾十微米甚至更大。以Mg-6Zn合金為例，傳統(tǒng)鑄造工藝下，其平均晶粒尺寸可達(dá)50-100μm。粗大的晶粒使得晶界面積相對(duì)較小，位錯(cuò)在晶界處的阻礙作用減弱，導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和塑性等性能受到一定限制。當(dāng)合金受到外力作用時(shí)，位錯(cuò)容易在大晶粒內(nèi)滑移和聚集，形成應(yīng)力集中點(diǎn)，從而降低合金的強(qiáng)度和韌性。而快速凝固Mg-Zn系鎂合金的晶粒得到了顯著細(xì)化，平均晶粒尺寸可減小至微米級(jí)甚至納米級(jí)。采用單輥甩帶法制備的Mg-6Zn合金，在冷卻速度為10?K/s時(shí)，平均晶粒尺寸僅為2-5μm。這種晶粒細(xì)化效果大幅增加了晶界面積，晶界作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的有效障礙，能夠顯著提高合金的強(qiáng)度。根據(jù)Hall-Petch公式，屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的平方根成反比，晶粒細(xì)化使得合金的屈服強(qiáng)度顯著提高。細(xì)晶組織還能改善合金的塑性和韌性。在變形過程中，細(xì)晶粒組織能夠使變形更加均勻，減少應(yīng)力集中，降低裂紋產(chǎn)生的可能性。細(xì)晶粒組織中的晶界可以容納更多的位錯(cuò)，有利于位錯(cuò)的增殖和協(xié)調(diào)變形，從而提高合金的塑性和韌性。傳統(tǒng)鑄造Mg-Zn系鎂合金在凝固過程中，由于冷卻速度較慢，溶質(zhì)原子有足夠的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散，容易導(dǎo)致成分偏析現(xiàn)象嚴(yán)重。在晶界和枝晶間，常常出現(xiàn)合金元素的富集或貧化區(qū)域。在傳統(tǒng)鑄造的Mg-8Zn合金中，晶界處Zn元素的含量明顯高于晶粒內(nèi)部，這種成分偏析會(huì)導(dǎo)致合金組織和性能的不均勻性。成分偏析還可能導(dǎo)致在晶界處形成粗大的第二相，這些粗大的第二相不僅降低了合金的塑性，還可能成為裂紋萌生的源頭，降低合金的強(qiáng)度和韌性?？焖倌蘉g-Zn系鎂合金在快速凝固過程中，冷卻速度極快，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散受到極大限制，有效抑制了成分偏析現(xiàn)象。通過能譜分析（EDS）發(fā)現(xiàn)，快速凝固Mg-8Zn合金中Zn元素在整個(gè)基體中分布均勻，沒有明顯的富集或貧化區(qū)域。均勻的成分分布使得合金在凝固過程中各個(gè)部位的形核和生長(zhǎng)條件相近，從而形成了均勻分布的晶粒和細(xì)小彌散的第二相。這種均勻的微觀組織有利于提高合金性能的穩(wěn)定性，使合金在受力時(shí)各個(gè)部位能夠均勻地承受載荷，避免因局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致的性能下降。在第二相形態(tài)與分布方面，傳統(tǒng)鑄造Mg-Zn系鎂合金中的第二相通常較為粗大且分布不均勻。MgZn、Mg?Zn??等金屬間化合物相在晶界處容易聚集長(zhǎng)大，形成連續(xù)或半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)鑄造的Mg-10Zn合金中，晶界處的Mg?Zn??相呈粗大的塊狀或長(zhǎng)條狀，這種粗大且分布不均勻的第二相網(wǎng)絡(luò)會(huì)割裂基體，降低合金的塑性和韌性。粗大的第二相還會(huì)增加合金的脆性，使得合金在受力時(shí)容易發(fā)生沿晶斷裂?？焖倌蘉g-Zn系鎂合金中的第二相則呈現(xiàn)出細(xì)小彌散的特點(diǎn)，均勻地分布在α-Mg基體中。在快速凝固的Mg-10Zn合金中，MgZn相以細(xì)小的顆粒狀均勻分布在基體中，尺寸通常在幾十納米到幾百納米之間。這種細(xì)小彌散分布的第二相能夠更有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，通過彌散強(qiáng)化機(jī)制提高合金的強(qiáng)度。細(xì)小的第二相還能減少對(duì)基體的割裂作用，提高合金的塑性和韌性。快速凝固過程中還可能形成一些在傳統(tǒng)鑄造條件下難以出現(xiàn)的亞穩(wěn)相，如準(zhǔn)晶相、非晶相或其他新型金屬間化合物。這些亞穩(wěn)相具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)合金的性能產(chǎn)生重要影響。Mg-Zn-Y合金中的準(zhǔn)晶相（Mg?YZn?）具有二十面體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，對(duì)稱性高、硬度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、抗蠕變性能好，它的存在能夠顯著提高合金的強(qiáng)度和耐熱性能。五、快速凝固Mg-Zn系鎂合金的性能研究5.1力學(xué)性能快速凝固技術(shù)對(duì)Mg-Zn系鎂合金的力學(xué)性能產(chǎn)生了顯著影響，通過對(duì)合金的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等關(guān)鍵力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)試與分析，深入揭示快速凝固Mg-Zn系鎂合金的力學(xué)行為及其強(qiáng)化機(jī)制?？焖倌蘉g-Zn系鎂合金展現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)度性能。通過室溫拉伸試驗(yàn)，對(duì)不同成分的快速凝固Mg-Zn系合金進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均明顯高于傳統(tǒng)鑄造合金。對(duì)于Mg-8Zn-0.5Zr-0.3Y合金，快速凝固后屈服強(qiáng)度達(dá)到280MPa，抗拉強(qiáng)度為350MPa，而傳統(tǒng)鑄造合金的屈服強(qiáng)度僅為180MPa，抗拉強(qiáng)度為250MPa。這種強(qiáng)度的提升主要?dú)w因于多種強(qiáng)化機(jī)制的協(xié)同作用?？焖倌虒?dǎo)致合金晶粒顯著細(xì)化，細(xì)晶強(qiáng)化作用顯著。根據(jù)Hall-Petch公式，屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的平方根成反比，晶粒細(xì)化使得晶界面積大幅增加，晶界作為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，有效阻礙了位錯(cuò)的滑移和攀移，從而提高了合金的強(qiáng)度?？焖倌踢^程中合金元素的固溶度擴(kuò)展，產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化效果。Zn、Y等合金元素在快速凝固后更多地固溶于鎂基體中，使基體晶格發(fā)生畸變，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，進(jìn)一步提高了合金的強(qiáng)度。合金中彌散分布的第二相粒子也起到了重要的強(qiáng)化作用。MgZn、Mg?Zn??以及Mg?YZn?等第二相粒子，通過Orowan機(jī)制阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到這些粒子時(shí)，需要繞過粒子繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，提高了合金的強(qiáng)度。硬度是衡量材料抵抗局部塑性變形能力的重要指標(biāo)，快速凝固Mg-Zn系鎂合金的硬度也得到了明顯提高。采用維氏硬度測(cè)試法對(duì)合金進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，快速凝固合金的維氏硬度值比傳統(tǒng)鑄造合金高出30%-50%。Mg-10Zn-0.5Zr-0.5Y-0.3Mn合金，快速凝固后的維氏硬度達(dá)到120HV，而傳統(tǒng)鑄造合金僅為80HV。硬度的提高主要源于晶粒細(xì)化、固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化等多種因素。細(xì)化的晶粒使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)更加困難，增加了材料的變形抗力，從而提高了硬度。固溶在基體中的合金元素使晶格畸變，同樣增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，對(duì)硬度提升有貢獻(xiàn)。彌散分布的第二相粒子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步提高了合金的硬度。這些強(qiáng)化機(jī)制相互協(xié)同，使得快速凝固Mg-Zn系鎂合金具有較高的硬度，能夠更好地抵抗磨損和變形。在塑性方面，盡管鎂合金的密排六方結(jié)構(gòu)使其室溫塑性相對(duì)較低，但快速凝固技術(shù)在一定程度上改善了Mg-Zn系鎂合金的塑性。通過拉伸試驗(yàn)測(cè)量合金的延伸率，發(fā)現(xiàn)快速凝固合金的延伸率相比傳統(tǒng)鑄造合金有一定提高。Mg-5Zn-0.5Zr合金，快速凝固后的延伸率達(dá)到15%，而傳統(tǒng)鑄造合金僅為8%?？焖倌谈纳扑苄缘脑蛑饕幸韵聨c(diǎn)。細(xì)晶組織有利于塑性變形。細(xì)晶粒組織在變形過程中能夠使變形更加均勻，減少應(yīng)力集中，降低裂紋產(chǎn)生的可能性。細(xì)晶粒組織中的晶界可以容納更多的位錯(cuò)，有利于位錯(cuò)的增殖和協(xié)調(diào)變形，從而提高合金的塑性?？焖倌淌购辖鸪煞趾徒M織更加均勻，減少了因成分偏析和組織不均勻?qū)е碌木植繎?yīng)力集中，使得合金在受力時(shí)能夠更均勻地變形，提高了塑性。合金中適量的第二相分布也對(duì)塑性有一定的影響。細(xì)小彌散分布的第二相粒子在一定程度上可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，協(xié)調(diào)變形，避免位錯(cuò)的過度集中，從而有利于提高合金的塑性。韌性是材料在沖擊載荷下吸收能量的能力，對(duì)于材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。采用夏比沖擊試驗(yàn)對(duì)快速凝固Mg-Zn系鎂合金的沖擊韌性進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，快速凝固合金的沖擊韌性優(yōu)于傳統(tǒng)鑄造合金。Mg-8Zn-0.5Zr-0.3Y合金，快速凝固后的沖擊韌性達(dá)到20J，而傳統(tǒng)鑄造合金僅為12J?？焖倌烫岣吆辖痦g性的機(jī)制主要包括以下幾個(gè)方面。細(xì)晶強(qiáng)化不僅提高了合金的強(qiáng)度，還改善了合金的韌性。細(xì)晶粒組織能夠使裂紋的萌生和擴(kuò)展更加困難，因?yàn)榫Ы缈梢宰柚沽鸭y的傳播，使裂紋在晶界處發(fā)生偏轉(zhuǎn)或分叉，消耗更多的能量，從而提高了合金的韌性。均勻的成分和組織分布減少了應(yīng)力集中點(diǎn)，降低了裂紋產(chǎn)生的概率，有利于提高合金的韌性。合金中彌散分布的第二相粒子在一定程度上可以吸收沖擊能量，阻止裂紋的擴(kuò)展，從而提高合金的韌性。這些因素共同作用，使得快速凝固Mg-Zn系鎂合金具有較好的韌性，能夠在承受沖擊載荷時(shí)保持較好的性能。5.2耐腐蝕性能鎂合金化學(xué)性質(zhì)活潑，在大多數(shù)環(huán)境中都容易發(fā)生腐蝕，這嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。而快速凝固技術(shù)對(duì)Mg-Zn系鎂合金的耐腐蝕性能產(chǎn)生了顯著影響，通過多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)其進(jìn)行研究，有助于深入了解合金的耐腐蝕機(jī)制和影響因素。利用電化學(xué)工作站在3.5%NaCl溶液中對(duì)快速凝固Mg-Zn系合金進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線測(cè)試，結(jié)果顯示出與傳統(tǒng)鑄造合金不同的極化行為?？焖倌蘉g-8Zn-0.5Zr-0.3Y合金的腐蝕電位為-1.45V，腐蝕電流密度為1.2×10??A/cm2，而傳統(tǒng)鑄造合金的腐蝕電位為-1.55V，腐蝕電流密度為5.6×10??A/cm2?？焖倌毯辖鸬母g電位更正，表明其熱力學(xué)穩(wěn)定性更高；腐蝕電流密度更小，意味著腐蝕速率更低，耐腐蝕性能更好。這主要?dú)w因于快速凝固導(dǎo)致合金微觀組織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?？焖倌淌购辖鹁Я＜?xì)化，晶界面積增加，晶界作為原子擴(kuò)散的快速通道，在腐蝕過程中，能夠使腐蝕產(chǎn)物更均勻地分布在合金表面，減少了局部腐蝕的發(fā)生。均勻的成分分布也減少了因成分偏析而形成的微電池?cái)?shù)量，降低了電化學(xué)腐蝕的驅(qū)動(dòng)力?？焖倌踢^程中形成的亞穩(wěn)相和彌散分布的第二相粒子也對(duì)耐腐蝕性能有積極影響。這些相的存在改變了合金的表面狀態(tài)和電化學(xué)性質(zhì)，使得合金表面能夠形成更致密的氧化膜，阻止腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵入。采用浸泡腐蝕試驗(yàn)，將快速凝固Mg-Zn系合金試樣浸泡在3.5%NaCl溶液中，定期觀察試樣的腐蝕形貌并測(cè)量腐蝕失重。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，傳統(tǒng)鑄造合金試樣表面逐漸出現(xiàn)大量腐蝕坑，且腐蝕坑的數(shù)量和深度不斷增加，而快速凝固合金試樣表面的腐蝕坑數(shù)量明顯較少，且腐蝕程度較輕。經(jīng)過7天浸泡后，傳統(tǒng)鑄造Mg-10Zn-0.5Zr-0.5Y-0.3Mn合金的腐蝕失重為1.2g/m2，而快速凝固合金的腐蝕失重僅為0.4g/m2。這進(jìn)一步證明了