鎂合金由于其質(zhì)輕和出色的機(jī)械性能在汽車工業(yè)等行業(yè)引起了人們的極大興趣，然而，商業(yè)合金如Mg-Al-Zn系和Mg-Al-Mn系的強(qiáng)度相對較低限制了其廣泛的應(yīng)用。大量研究人員關(guān)注開發(fā)基于Mg-Al的新系統(tǒng)。最近，在Mg-Al合金中添加銀（Ag）引起了廣泛的關(guān)注，Ag能夠形成新的析出相，可以顯著提高時(shí)效硬化效應(yīng)，增強(qiáng)合金的機(jī)械性能，但是鑄造狀態(tài)下的Mg-Ag-Al合金形成的中間相的種類和不同相之間的關(guān)系仍不明確。

　　來自長春理工大學(xué)等單位的研究人員使用透射顯微鏡觀察了鑄造狀態(tài)下Mg-6Ag-1Al（wt%）三元合金中金屬間化合物，分析和探討了它們的形成機(jī)理和形態(tài)以及對機(jī)械性能的影響。相關(guān)論文以題為“Crystallographic orientation relationships between the aggregated intermetallic phases in a casting Mg-Ag-Al alloy”發(fā)表在Materials and Design。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108561

　　本研究中設(shè)計(jì)成分為Mg-6Ag-1Al（wt%），熔鑄后實(shí)測成分為Mg-5.9Ag-0.81Al（wt%）。從顯微組織能夠觀察到金屬間粒子，該粒子一部分為單相；另一部分至少四相（標(biāo)記A-D），不同相之間相互嵌入。通過EDS分析得出A為ε-Mg3Ag（面心立方，a=1.762nm）或ε-Mg26-xAg7+x（面心立方，a=1.7612nm）；B為γ-Mg17Al12（體心立方，a=1.05438nm）；C為β′-Mg2Al3（菱形結(jié)構(gòu)，a=1.9968nm，c=4.89114nm）；D為Mg（密排六方，a=0.3209nm，c=0.5210nm）。

　　觀察發(fā)現(xiàn)Mg與ε（或γ或β'）之間沒有確定的晶體取向關(guān)系（OR），而ε、γ和β'相聚集在一起，ε、γ和β'之間有一定晶體取向關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn)在凝固過程中，首先形成ε相，然后γ相在ORs后在ε相上形核為OR1：(001)ε//(1-12)γ和[100]ε//[110]γ或OR2：(001)ε//(110)γ和[001]ε//[110]γ，最終β′相在γ相上形核為OR：(01-1)β′//(-110)γ和[100]β′//[110]γ，因此ε相和β′相遵循OR：(001)β′//(010)ε和[100]β′//[100]ε。

圖1（a，b）為同時(shí)包含四種相的共晶顆粒TEM圖像；（c）（b）為橙色框標(biāo)記的區(qū)域的Mg，Ag和Al的EDS映射

圖2圖1(b)中標(biāo)記A到D的階段的代表性SAED圖像。

　　由于在變形過程中應(yīng)力和應(yīng)變將從基體傳遞到金屬間相，所以金屬間相對于合金的機(jī)械性能有至關(guān)重要的影響。本研究中的合金存在三種金屬間相，這會(huì)阻礙變形過程中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而提高材料的強(qiáng)度。此外，這三種金屬間相經(jīng)常聚集在一起，并且在某些OR后呈半共格狀態(tài)。γ相和β′相由許多小顆粒組成，而ε相也具有許多分支或離散的小顆粒，這些顆粒及其半共格界面可以有效地協(xié)調(diào)相鄰晶粒之間的變形。這種特征是Mg-Al-Zn合金和顆粒增強(qiáng)鎂合金復(fù)合材料并不具備的。所以這種特殊的金屬間相能夠提高合金的強(qiáng)度和延展性。

圖3ε相和γ相的取向關(guān)系

圖4β′相和γ相的取向關(guān)系

圖5β′相和ε相的取向關(guān)系

　　本研究針對鑄造Mg-6Ag-1Al合金分析和討論了金屬間相的形成機(jī)理和形態(tài)并確定了它們相互之間的取向關(guān)系，詮釋了金屬間相對機(jī)械性能的影響。本研究清晰的說明了Mg-Ag-Al系合金的凝固過程，在以后的研究中可以通過調(diào)控金屬間相的種類和含量進(jìn)而影響機(jī)械性能，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍。