作為最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，鎂及其合金因具有 低密度、高比強(qiáng)度和優(yōu)異的阻尼減振性能等，被廣 泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸，航天航空等領(lǐng)域。將鎂合金應(yīng) 用在交通工具上可以通過減少自重來提高能源利 用率，同時鎂合金易于回收再利用，符合當(dāng)下對于 能源的節(jié)約與循環(huán)利用的迫切需求，因此鎂及其合 金的開發(fā)利用受到了越來越多的重視。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

本 實(shí) 驗(yàn) 以 高 純 Mg 及 成 分 均 勻 的 Mg-Y ( 33wt．%) 中間合金為原料，在高純氬氣氛的高頻感 應(yīng)爐中熔煉成名義成分為 Mg-10Y( wt．%) 合金鑄 錠。將熔煉好的鑄態(tài)樣品置于 798 K 的馬弗爐內(nèi)熱 處理 20 h 后，冷水淬火獲得固溶處理的樣品。將固 溶樣品在 748 K 條件下進(jìn)行多道次熱軋，變形量 50%，然后進(jìn)行 798 K 保溫 9 h 退火，使樣品發(fā)生充 分的再結(jié)晶，去除內(nèi)應(yīng)力，獲得具有一定織構(gòu)晶粒 細(xì)小均勻的樣品，最后進(jìn)行變形量為 10%的單道次 室溫軋制，引入{ 1121} 變形孿晶。使用電解雙噴和 離子減薄的方法制備透射電子顯微鏡樣品。雙噴 液成分為 2% 高氯酸，98% 乙醇( vol．%) 溶液。用 FEI Tecnai 20 型透射電子顯微鏡進(jìn)行觀察，加速電 壓為 200 kV，獲 得 TEM 衍襯像和選區(qū)電子衍射 花樣。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

對 10%軋制變形 Mg-10Y( wt．%) 合金樣品進(jìn)行 TEM 觀察，發(fā)現(xiàn)樣品中存在細(xì)長的平直板條狀 { 1121} 變形 孿 晶，并且在某些晶粒內(nèi)部觀察到 { 1121} 孿晶的交互現(xiàn)象。為了清楚揭示典型 的 { 1121} 孿晶交互作用特征，選取其中一組孿晶交互 現(xiàn)象進(jìn)行了細(xì)致的 TEM 觀察，結(jié)果如圖 1 所示。圖 1a 是共軸{ 1121} 孿晶相遇截停交互的 TEM 明場 像，圖 1b 和圖 1c 為沿基體〈1100〉帶軸下觀察的 T1 及 T2 的孿晶界衍射圖，通過衍射標(biāo)定分析發(fā)現(xiàn)，T1為( 1121) 孿晶，T2 為( 112 1) 孿晶， 這兩個孿晶是{ 1121} 系孿晶的一對〈1100〉軸共軸 變體。觀察圖 1a 的形貌發(fā)現(xiàn)，T1 與 T2 相遇后，T1 繼續(xù)向前生長，T2 截停在 T1 的晶界上，并未進(jìn)入 T1 孿晶內(nèi)部，而 T1 內(nèi)部在交互位置鈍角側(cè)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)傾 轉(zhuǎn)，由圖 1f 衍射圖可知，傾轉(zhuǎn)大約有 15°，推測交互 位置存在較大的應(yīng)力集中。同時觀察發(fā)現(xiàn)在圖 1a 的孿晶交互結(jié)構(gòu)中，分布在交互位置 T2 兩邊的 T1 孿晶厚度存在明顯差異。T1 孿晶右邊界在與 T2 所 夾銳角側(cè)明顯比鈍角側(cè)邊界更突出，形成類臺階結(jié) 構(gòu)，該現(xiàn)象反映出 T1 在 T2 兩側(cè)生長的不對稱性。 在共軸{ 1121} 孿晶交互作用中，類似的臺階狀結(jié)構(gòu) 在樣品的其他區(qū)域也出現(xiàn)過。需要指 出的是，本文所用 Mg-10Y 樣品采用單次 10%室溫 軋制變形，因此在變形過程中，兩條交互孿晶變體 應(yīng)均滿足開動和生長的條件。當(dāng)兩者發(fā)生交互作 用后，兩孿晶也依然可以同時生長，但在生長過程 中，其中一條孿晶的生長一定會受到另一條孿晶生 長的影響。據(jù)此可以推斷 T1( 1121) 孿晶板條在交 互位置的不對稱生長應(yīng)該與 T2( 112 1) 孿晶的生長 相關(guān)。為了更好的解釋孿晶交互作用后，T1( 1121) 孿晶板條與 T2 ( 112 1) 孿晶的生長所形成的結(jié)構(gòu)， 基于{ 1121} 系孿晶的生成與長大的機(jī)制，本 文建立( 1121) 孿晶與( 112 1) 孿晶的原子模型，分析 兩孿晶形成交互組態(tài)后的生長過程，并討論兩者存 在的相互影響，{ 1121} 系孿晶的生成與 長大機(jī)制認(rèn)為: { 1121} 孿晶是 hcp 材料變形孿晶 中，唯一不需要原子重組，通過單一方向的剪切即 可使所有構(gòu)成格點(diǎn)移動到對應(yīng)孿生位置的變形孿 晶，其切變方向沿 1 /3〈1 126〉，切變量約為 0. 615。 當(dāng)( 1121) 孿晶( T1 ) 生長時，孿晶右側(cè)基體中各原 子的切 變 方 向 沿方向。當(dāng)( 112 1) 孿晶 ( T2 ) 生長時，孿晶左側(cè)基體沿方向切變，右側(cè)基體沿方向切變。


3 結(jié)論

上海一恒通過對室溫軋制 Mg-10Y( wt．%) 合金中 { 1121} 型孿晶交互作用組態(tài)的電子顯微結(jié)果表征， 揭示了其結(jié)構(gòu)變化特征，得到如下結(jié)論。 ( 1) 當(dāng){ 1121} 共軸孿晶變體交互時，在形成交 互組態(tài)的銳角側(cè)，兩孿晶的生長表現(xiàn)為相互促進(jìn)， 從而共同繼續(xù)展寬。而在鈍角側(cè)，兩孿晶生長表現(xiàn) 為相互抑制，孿晶的繼續(xù)生長受阻。這種生長的不 平衡造成了孿晶出現(xiàn)臺階狀結(jié)構(gòu)，并且在鈍角側(cè)， 因?qū)\晶生長受阻產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，在被碰撞孿 晶內(nèi)部產(chǎn)生了晶格傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。 ( 2) 當(dāng){ 1121} 共軸孿晶變體交互時，交互界面 總是在共軸孿晶交叉的銳角角平分線附近。此特 征交互界面的存在是交互現(xiàn)象發(fā)生后銳角側(cè)兩孿 晶相互協(xié)調(diào)生長的結(jié)果，理 想 交 互 界 面 以 ( 1122) T1 / /( 112 2) T2的重合平面形式存在。