微量Al和Zn共添加对Mg-Sm-Ce基合金微观结构与力学性能的协同调控机制

本文研究了微量Al/Zn添加对Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn基合金（EMA/EMAZ）的动态再结晶（DRX）抑制效应。研究发现Zn的引入可减少Al-Sm粗大相，促进Sm/Zn晶界偏聚，使EMAZ-280合金在280°C挤压下获得335 MPa屈服强度（YS）和8.4%延伸率（EL），为低成本轻稀土（RE）镁合金设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过微量Al/Zn共添加，系统分析了Mg-Sm-Ce-Mn基合金在340°C/280°C挤压温度下的性能演变。Zn的加入使EMAZ-280合金获得突破性力学性能——其屈服强度（YS）达335 MPa，远超未添加Zn的EMA-340合金（267 MPa），同时保持8.4%的延伸率（EL）。

Materials and Methods

采用真空感应熔炼法制备Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn-0.2Al(-0.15Zn)（wt%）合金，通过ICP测定成分误差控制在3-5%。

Mechanical properties of as-extruded alloys

• EMAZ-340的YS（285 MPa）较EMA-340提升6.7%，但EL从16%降至11.5%

• 低温（280°C）挤压的EMAZ-280展现最佳强塑性匹配（YS:335 MPa, EL:8.4%）

Discussion

Zn元素通过三重作用机制提升性能：

1）抑制Al-Sm粗大相形成

2）引发Sm/Zn晶界协同偏聚（GB segregation）

3）阻碍位错滑移从而抑制动态再结晶（DRX）

Conclusions

1）Zn微合金化使EMAZ-280合金实现335 MPa YS与8.4% EL的优异平衡

2）Sm/Zn晶界偏聚形成"纳米屏障"效应

3）为开发低成本（含轻RE）、高性能镁合金提供新策略