铝含量对镁铝钙合金微观结构与力学性能的影响机制研究

本研究系统探讨了铝含量对挤压态镁铝钙合金微观组织与力学性能的调控作用。发现随着铝含量增加，块状钙铝相(calcium aluminide)和铝锰金属间相(aluminum-manganese intermetallic phases)数量增多，动态再结晶晶粒面积分数从53%提升至65%，基底织构减弱。Mg-3.12Al-2.65Ca(wt.%)合金展现出366 MPa屈服强度与391 MPa抗拉强度，为高强镁合金设计提供重要理论依据。

　　

研究人员系统研究了铝含量对挤压态镁-铝-钙(Mg-Al-Ca)合金微观结构与力学性能的影响。发现三种铝含量的铸态合金中均存在块状钙铝相(calcium aluminide)和铝锰金属间相(aluminum-manganese intermetallic phases)，且其数量随铝含量增加而上升。热挤压过程中这些相被破碎并沿挤压方向排列，形成由细小动态再结晶(dynamically recrystallized, DRX)晶粒和粗大变形晶粒组成的双峰微观结构。随着铝含量从3.12%增至5.21%，动态再结晶晶粒面积分数由53%升至65%，这归因于含铝相引发的粒子激发形核机制(particle stimulated nucleation mechanism)。挤压态合金呈现强烈的基底织构(basal fiber texture)，其强度随铝含量增加而减弱。其中Mg-3.12Al-2.65Ca(wt.%)合金表现出366 MPa的屈服强度(yield strength)和391 MPa的抗拉强度(ultimate tensile strength)，卓越的强度源于第二相碎片稳定的超细DRX晶粒、强基底织构以及高位错密度(dislocation density)。