中国有色金属学报2024,Vol.34Issue(10) :3352-3365.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2024-44891

Cu对铸态Mg-Bi-Sn系合金微观组织与力学性能的影响

Effect of Cu on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-Bi-Sn alloys

孟帅举 王孟璐 宋金龙 张明池 毕广利 曹驰 刘海峰 陈体军 李元东
中国有色金属学报2024,Vol.34Issue(10) :3352-3365.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2024-44891

Cu对铸态Mg-Bi-Sn系合金微观组织与力学性能的影响

Effect of Cu on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-Bi-Sn alloys

孟帅举 1王孟璐 2宋金龙 2张明池 2毕广利 2曹驰 3刘海峰 4陈体军 2李元东2
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作者信息

  • 1. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学 温州泵阀工程研究院,温州 325000;中信戴卡股份有限公司,秦皇岛 066011
  • 2. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050
  • 3. 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050;兰州理工大学 温州泵阀工程研究院,温州 325000
  • 4. 中信戴卡股份有限公司,秦皇岛 066011
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摘要

为研究Cu元素对Mg-Bi-Sn系合金微观组织与力学性能的影响规律,制备了铸态Mg-3Bi-5Sn-xCu(x=0,1,2,3,质量分数,%)合金,采用OM、SEM、XRD、EPMA、维氏硬度计和拉伸试验机,研究了Cu元素对铸态Mg-3Bi-5Sn(BT35)合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明:Cu元素可以显著细化BT35合金晶粒组织,随着Cu含量的增加,合金晶粒尺寸先显著减小后略微增大,在本研究所制备的四种合金中,Mg-3Bi-5Sn-2Cu(BTC352)合金具有最小的晶粒尺寸(62.0 μm).此外,BT35合金中主要物相组成为α-Mg、Mg3Bi2相和Mg2Sn相;而添加Cu元素后,合金中还出现了额外的Mg2Cu相和BiSn相.当Cu元素的添加量由0%提升到3%时,合金的抗拉强度和伸长率均呈现先升高后降低的趋势,主要是由于2%Cu合金化引起的晶粒细化、第二相强化和固溶强化的综合作用,BTC352合金表现出最佳的力学性能,其抗拉强度和伸长率为分别为(249.9±6.0)MPa和(13.0±1.0)%,其断口组织呈现典型穿晶断裂特征.

Abstract

In order to study the effect of Cu element on the microstructure and mechanical properties of Mg-Bi-Sn alloy,as-cast Mg-3Bi-5Sn-xCu(x=0,1,2,3,mass fraction,%)alloy was prepared.The effects of Cu element on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-3Bi-5Sn(BT35)alloy were studied by OM,SEM,XRD,EPMA,Vickers hardness tester and tensile testing machine.The experimental results show that Cu element can significantly refine the grain structure of BT35 alloy.With the increase of Cu content,the grain size of Mg-3Bi-5Sn-xCu(x=0,1,2,3,mass fraction,%)alloy decreases significantly at first and then increases slightly,and the Mg-3Bi-5Sn-xCu(BTC352)alloy exhibits the smallest grain size(62.0 μm)among the four alloys.In addition,mainly Mg3Bi2 and Mg2Sn secondary phases exist in BT35 alloy,while additional Mg2Cu phase and BiSn phase appear in the alloy with the addition of Cu element.With the addition of Cu element increases from 0%to 3%,the tensile strength and elongation of the alloy increase at first and then decrease.Owing to the combined effect of grain refinement,second-phase strengthening and solution strengthening caused by 2%Cu alloying,BTC352 alloy show the best mechanical properties,its tensile strength and elongation are(249.9±6.0)MPa and(13.0±1.0)%respectively,and its fracture structure show typical transgranular fracture characteristics.

关键词

镁合金/铸造/Cu元素/微观组织/力学性能

Key words

magnesium alloy/casting/Cu element/microstructure/mechanical property

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基金项目

甘肃省科技重大专项资助项目(22ZD6GA008)

国家自然科学基金资助项目(52265048)

甘肃省高等学校创新基金资助项目(2022A-025)

中国博士后科学基金资助项目(2022M713656)

温州市级科技计划项目(G2023018)

甘肃省青年科技基金计划项目(21JR7RA261)

兰州理工大学红柳优秀青年基金人才支持计划项目(062205)

出版年

2024
中国有色金属学报
中国有色金属学会

中国有色金属学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.108
ISSN:1004-0609
参考文献量35
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