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BaMg₂Si₂相可以作为初生Mg₂Si的异质形核核心,使初生Mg₂Si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、NdSi₂、Ba₂Si、BaSi₂,防止Si原子在凝固的初始阶段与Mg原子结合,因此初生Mg₂Si的生长速度被抑制,微观结构中初生Mg₂Si相变小。当Nd含量为2.0%时,Ba-Nd复合变质效果最好,即初生Mg₂Si由平均面积约为 600 μm² 的树枝状变为平均边长约5 μm的近似方形的组织,共晶Mg₂Si由平均面积约444 μm² 的复杂粗大汉字状变为平均面积约89 μm²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%。