镁合金时效过程中多析出相共生时各析出相晶体学特征与形成机理的原位与离位透射电子显微学研究

采用带有加热试样台的透射电子显微镜，选择不同的时效温度，对Mg-Al-Zn-Sn、Mg-Al-Zn-Y、Mg-Zn-Gd等几种成分的固溶处理后的镁合金，实时原位研究脱溶沉淀过程早期多析出相的析出机制；采用平行束和会聚束电子衍射、高分辨电子显微分析手段，深入了解对时效强化有较大作用的多析出相（γ-Mg17Al12，β-Mg2Sn,τ-Mg32(Al,Zn）49等)的晶体学特征（包括取向关系、惯习面、生长方向及相变引起的应变量等）。以期对镁合金时效过程中多析出相共生时各析出相晶体学特征与形成机理有深入的认识，为开发具有更优良性能的镁合金系列，具有重要的基础理论指导作用。

在透射电子显微镜内采用加热样品台，对693K固溶后的铸态Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn-4.0wt.%Sn合金的时效过程，进行了实时原位观察。实验结果表明Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn-4.0wt.%Sn合金中的连续析出沉淀相（γ-Mg17Al12）的颗粒数密度值大于同样热处理条件下的Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn（AZ91）镁铝合金的连续析出颗粒数密度。同时对比了在传统时效方式（马弗炉内）的沉淀相（γ-Mg17Al12）连续析出颗粒数密度值，同样证实了这一结果：添加少量的Sn元素促进了镁铝合金中沉淀相（γ-Mg17Al12）连续析出，因而将提高合金的时效硬化效果。.采用透射电子显微术（TEM)的选区电子衍射方法，对固溶处理后（823K保温12小时后水淬）的铸态Mg-9.76wt.%Sn合金在高温（573K）硬度峰值时样品中析出相β-Mg2Sn颗粒同基体α-Mg的取向关系进行了统计分析。结果发现：高温时效时（573K）析出相同基体的取向关系为OR-3((1,1,0)β//(0,0,0,1)α,[-1,1,1]β//[1,-2,1,0]α))的颗粒数目占75.1%；析出相同基体的取向关系为OR-4((1,1,0)β//(0,0,0,1)α,[0,0,1]β//[2,-1,-1,0]α))的颗粒数目占24.3%；析出相同基体的取向关系为OR-1((1,1,1)β//(0,0,0,1)α,[1,-1,0]β//[2,-1,-1,0]α))的颗粒数目占0.6%。.根据固态相变的晶体学理论（三维不变线应变模型），在倒易空间建立了由基体α-Mg母相（HCP）到析出相β-Mg2Sn（FCC）的转变矩阵，解释了镁锡系（Mg-Sn）合金在高温时效过程中析出相β-Mg2Sn更容易以OR-3的取向从基体中析出和生长。.对快速凝固技术制备的Mg-9.0wt.%Al-1.0wt.%Zn-4.0wt.%Sn合金进行研究，确定其微观组织主要由α-Mg基体相、γ-Mg17Al12相和β-Mg2Sn相组成。实验结果表明亚晶界处的γ-Mg17Al12相以及弥散分布在晶粒内的γ-Mg17Al12相均与α-Mg基体之间呈Burgers取向关系。弥散分布在晶粒内的球形β-Mg2Sn相与α-Mg基体间的取向关系与铸态的Mg-Sn系合金中的取向关系不相同。