贫合金Mg-Zn-Ca中的析出行为
材料科学
2021-10-12 v1
摘要
尽管贫合金Mg-Zn-Ca是临时植入物的理想材料，但Zn与Ca的影响仍存疑问。在此背景下，研究了Mg-1.5Zn-0.25Ca（ZX20，wt.%）在从室温约至400 C线性加热过程中的析出行为，特别关注有争议的三元析出相。在125、250与320 C观察到三个差示扫描量热法（DSC）放热峰。采用原子探针层析（APT）与透射电子显微镜（TEM）的多尺度关联方法探测这些峰终点（205、260与350 C）处的显微组织。205 C时，APT分析揭示出富Ca、富Zn及Zn-Ca富集团簇，尺寸约3 nm，数密度5.7 x 10^23 m^-3。260 C时，APT与TEM显示单层Zn-Ca富集Guinier-Preston（GP）区，尺寸约8 nm，数密度1.3 x 10^23 m^-3。350 C时，存在尺寸约50 nm、数密度较低且两类较大的高共格 elongated 析出物：根据基于扫描TEM的能量色散X射线谱（EDS）与TEM纳米衍射推断，或为二元Mg2Ca析出物，或为较少的三元Ca2Mg6Zn3析出物。由维氏硬度测试探得的最高硬化对应于125 C DSC峰终点，从而对应于GP区，其硬化优于纳米团簇与较大金属间化合物颗粒所引起的硬化。将ZX20线性加热下的析出与330 C热挤压所诱发的析出进行比较。此处三元析出物多于二元析出物且更大、非共格、数密度低得多。根据原子级分辨EDS mapping与扫描TEM成像并辅以模拟，可明确其由六方Ca2Mg5Zn5构成。讨论了贫合金Mg-Zn-Ca中析出的复杂性及其动力学路径。
引用
@article{arxiv.2110.04895,
title = {Precipitation in lean Mg-Zn-Ca alloys},
author = {R. E. Schaublin and M. Becker and M. Cihova and S. S. A. Gerstl and D. Deiana and C. Hebert and S. Pogatscher and P. J. Uggowitzer and J. F. Loffler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.04895},
year = {2021}
}