含金属Mg相的Mg_(2)(Sn,Si)薄膜的微观结构与热电性能

利用高真空磁控溅射设备,采用Mg-Sn-Si合金靶材和纯Mg靶进行顺序沉积,在表面含有500 nm厚氧化硅的单晶Si(100)衬底上制备了不同Mg含量的Mg-Sn-Si薄膜。沉积Mg-Sn-Si薄膜的相组成、化学成分、表面和横截面形貌和热电性能被系统的测量、观察和分析。结果表明,制备的Mg-Sn-Si薄膜由Mg_(2)(Sn,Si)固溶体和金属Mg相组成。随着金属Mg相含量的增多,沉积薄膜载流子浓度升高,迁移率降低。沉积薄膜的电导率随着金属Mg相含量的增多而增大,而Seebeck系数降低。沉积薄膜的金属Mg相含量增加,虽然电导率增加,但因Seebeck系数急剧下降,最终导致功率因子下降。在所研究的金属Mg含量范围内,Mg_(2)(Sn,Si)固溶体薄膜含有部分金属Mg相,对提高复合薄膜的功率因子是不利的。

Er-Ba复合变质对Mg-2.5Si-4Zn铸造合金组织及性能的影响

镁合金中的强化相Mg_(2)Si可以显著提高合金的硬度、耐磨性,特别是耐高温蠕变性。但铸态过共晶Mg-Si合金中初生Mg_(2)Si棱角粗糙,共晶Mg_(2)Si具有复杂的汉字形态,会严重割裂合金基体。为了改善Mg-2.5Si-4Zn合金的性能,进行了添加Er/Er-Ba的变质实验,并通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了Er/Er-Ba对合金组织和Mg_(2)Si相的影响。利用计算机辅助电子加载拉伸试验机对力学性能进行了测试和分析。结果表明,在Mg-2.5Si-4Zn合金中加入0.6%(质量分数)的Er,其组织中的初生Mg_(2)Si从粗大的树枝状转变为规则的四方块状,而共晶Mg_(2)Si则从粗大的汉字状转变为更复杂的短棒状。随后加入0.8%的Ba后,初生Mg_(2)Si从规则的四边形块状进一步转变为带有沟槽和孔洞的不规则细小块状,共晶Mg_(2)Si在尺寸上细化效果显著,呈点线状弥散分布在合金基体中。当加入0.6%Er和0.8%Ba时,变质效果最佳。经Er-Ba复合变质的Mg-2.5Si-4Zn合金的力学性能得到显著改善,抗拉强度σ_(b)和伸长率δ分别提高到168 MPa和5.04%。

Ba-Nd复合变质对Mg-3Si-4Zn铸造合金组织及性能的影响

研究了Ba-Nd复合变质对Mg-3Si-4Zn铸造合金组织及力学性能的影响,用OM、SEM、EDS、XRD等方法对微观结构进行了表征,通过硬度测试研究了材料的力学性能。结果表明,当单一变质剂Ba在Mg-3Si-4Zn合金中的添加量为1.2%(质量分数)时,变质效果最好。形成的BaMg_(2)Si_(2)相可以作为初生Mg_(2)Si的异质形核核心,使初生Mg_(2)Si细化。Ba-Nd复合变质是通过在Mg-3Si-4Zn-1.2Ba合金中加入变质剂Nd来完成的。通过Miedema模型和对吉布斯自由能的线性拟合,发现由于Nd和/或Ba原子能与Si原子形成更加稳定的化合物NdSi、NdSi_(2)、Ba_(2)Si、BaSi_(2),防止Si原子在凝固的初始阶段与Mg原子结合,因此初生Mg_(2)Si的生长速度被抑制,微观结构中初生Mg_(2)Si相变小。当Nd含量为2.0%时,Ba-Nd复合变质效果最好,即初生Mg_(2)Si由平均面积约为600μm^(2)的树枝状变为平均边长约5μm的近似方形的组织,共晶Mg_(2)Si由平均面积约444μm^(2)的复杂粗大汉字状变为平均面积约89μm^(2)的简单汉字状组织。合金硬度由575.75 MPa提高到612.11 MPa,提高了6.31%。