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置熟 A v a i l a b l eo n l i n ea tw w w s c i e n c e c l i r e c t c o m 乏 S c i e n c e D i r e c t P r e s s T m n s N o n f e r r o u sM e t S o e C h i n a2 0 2 0 1 0 s 4 16 s 4 2 0 竺 T r a n s a c f i o n so f N o n f e r r o u sM e t a l s S o c i e t yo fC h i n a E f f e c t so fs o l u t i o nh e a tt r e a t m e n to nm i c r o s t r u c t u r ea n d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f A Z 61 0 7 S im a g n e s i u ma l l o y Y A N GM i n g b o 杨明波 1 L I A N GX i a o f e n g 燃 1 L IH u i 李晖 1 P A NF u s h e n g 潘复生 2 1 C o l l e g eo fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g C h o n g q i n gU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y C h o n g q i n g4 0 0 0 5 0 C h i n a 2 N a t i o n a lE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e rf o rM a g n e s i u mA l l o y s C h o n g q i n gU n i v e r s i t y C h o n g q i n g4 0 0 0 4 4 C h i n a R e c e i v e d2 3S e p t e m b e r2 0 0 9 a c c e p t e d3 0J a n u a r y2 0 1 0 A b s t r a c t T h ee f f e c t so fs o l u t i o nh e a tt r e a t m e n to nt h em i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fA Z 6 1 0 7 S im a g n e s i u ma l l o y w e r ei n v e s t i g a t e d T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h es o l u t i o nh e a tt r e a t m e n tc a nm o d i f yt h eC h i n e s es c r i p ts h a p e dM g S ip h a s e si nt h e A Z 6 1 0 7 S im a g n e s i u ma l l o y A f t e rb e i n gs o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o r1 6 0 8h t h em o r p h o l o g yo ft h eM 9 2 S ip h a s e si nt h e A Z 6 1 0 7 S ia l l o yc h a n g e sf r o mt h eC h i n e s es c r i p ts h a p et ot h es h o r tp o l ea n db l o c ks h a p e s A c c o r d i n g l y t h et e n s i l ea n de r e 印 p r o p e r t i e so f t h eA Z 6 1 0 7 S ia l l o ya r ei m p r o v e d A f t e rb e i n gs o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o r2 4ha n df o B o w e db ya g i n gt r e a t m e n ta t2 0 0 Cf o r1 2h t h eh e a t t r e a t e da l l o ye x h i b i t sr e l a t i v e l yh i g ht e n s i l ea n de r e 印p r o p e r t i e st h a nt h o s eo f t h ea s c a s ta l l o y K e yw o r d s m a g n e s i u ma l l o y s o l u t i o nh e a tt r e a t m e n t M 9 2 S ip h a s e m o d i f i c a t i o n 1I n t r o d u c t i o n M a g n e s i u ma l l o y sa r et h el i g h t e s ts t r u c t u r a la l l o y s c o m m e r c i a l l ya v a i l a b l ea n d h a v eg r e a tp o t e n t i a lf o r a p p l i c a t i o n s i na u t o m o t i v e a 啪s p a c ea n do t h e r i n d u s t r i e s H o w e v e r i nr e c e n ty e a r s i m p r o v i n gt h e e l e v a t e dt e m p e r a t u r ep r o p e r t i e sh a sb e c o m eac r i t i c a l i s s u ef o rp o s s i b l ea p p l i c a t i o no fm a g n e s i u ma l l o y si nh o t c o m p o n e n t s I th a sb e e ns h o w nt h a tt h eM g A 1 S ib a s e d a l l o y sa r et h o u g h t a s p o t e n t i a l e l e v a t e dt e m p e r a t u r e m a g n e s i u ma l l o y s 1 2 b e c a u s et h eM 9 2 S if o r m e db yS i a d d i t i o ne x h i b i t sh i i g hm e l t i n gp o i n t h i g hh a r d n e s s l o w d e n s i t y h i g he l a s t i cm o d u l u sa n dl o wt h e r m a le x p a n s i o n c o e f f i c i e n t a n dt h eM 9 2 S ip h a s ei sv e r ys t a b l ea n dc a n i m p e d eg r a i nb o u n d a r ys l i d i n g a te l e v a t e d t e m p e r a t u r e s 3 H o w e v e r t h eM 9 2 S ic o m p o u n di sp r o n e t of o r m i n gu n d e s i r a b l e c o a r s e C h i n e s es c r i p ts h a p e u n d e rt h el o w e rs o l i d i f i c a t i o nr a t e s w h i c hw o u l dd a m a g e t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e s T h e r e f o r e t h ei n v e s t i g a t i o n a b o u tm o d i f i c a t i o na n dr e f i n e m e n to ft h eM 9 2 S ip h a s e s i nM g A 1 S ib a s e da l l o y sh a sr e c e i v e dm u c ha t t e n t i o na l l o v e rt h ew o r l d a n dc o n s e q u e n t l ym a n yr e s e a r c h e sh a v e b e e nc a r r i e do u t I th a sb e e nr e p o r t e dt h a tt h eC h i n e s e s c r i p ts h a p e dM 9 2 S ip h a s e si nM g A l S ib a s e da l l o y s m i g h tb em o d i f i e da n dr e f i n e db yS b 4 6 1 C aa n dP a d d i t i o n s 7 9 1 H o w e v e r s o m er e s e a r c h e sa l s of o u n d t h a tS bw a sn o ta l le f f e c t i v em o d i f i e ro ft h eM 9 2 S i p h a s e 7 C ac o u l dr e s u l t i nc a s td e f e c t ss u c ha sa h o t c r a c k 10 a n dPc o u l dp r o d u c ei g n i t i o na n dt h e a m o u n to fPa d d i t i o nw a sa l s od i f f i c u l t t oc o n t r o l 4 T h e r e f o r e f u r t h e ri n v e s t i g a t i o no nt h em o d i f i c a t i o no f C h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S i p h a s e s n e e d st ob e c o n s i d e r e d R e c e n tr e s u l t si n d i c a t et h a tt h es o l u t i o nh e a t t r e a t m e n tc o u l dm o d i f yt h eC h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S i p h a s ei nt h eM g A I S ib a s e da l l o y s 11 1 3 F o re x a m p l e L Ue ta l 1l f o u n dt h a tt h eM 9 2 S ip a r t i c l e si nt h e M g 6 A l x S ia l l o y st e n dt o b es p h e r o d i z e dd u r i n ga s o l u t i o nh e a tt r e a t m e n t a n ds i m i l a rr e s u l t sw e r ea l s o r e p o r t e db yB A R B A G A L L O 12 I ns p i t eo ft h ea b o v e s t u d i e s t h ei n v e s t i g a t i o na b o u tt h ee 蜀F c c to fs o l u t i o nh e a t t r e a t m e n to nt h em i c r o s t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft h e M g A 1 S ib a s e da l l o y si sv e r ys c a r c ei nt h el i t e r a t u r e I n o r d e rt op r o v i d eat h e o r e t i c a lg u i d ef o rt h ep r o p e r t i e s i m p r o v e m e n to ft h eM g A l S ib a s e da l l o y sb ys u i t a b l e h e a tt r e a t m e n t t h ee f f e c to fs o l u t i o nh e a tt r e a t m e n to n t h em i c r o s t r u c t u r ea n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h e F o u n d a d o ni t e m P r o j e c t 5 0 7 2 5 4 1 3 s u p p o r t e db yt h eN a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no f C h i n a P r o j e c t 2 0 0 7 C B 6 1 3 7 0 4 s u p p o r t c db yt h eN a t i o n a l B a s i cR e s e a r c hP r o g r a mo fC h i n a P r o j e c t 2 0 0 6 A A 4 0 1 2 9 6 2 0 0 7 B B 4 4 0 0 s u p p o r t e db yt h eC h o n g q i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y C o m m i s s i o n C h i n a C o r r e s p o n d i n ga u t h o r Y A N GM i n g b o T e l 8 6 2 3 6 8 6 6 7 4 5 5 E m a i l y a n g m i n g h n e q u t e a l L e n 万方数据 Y A N GM i n g b o e ta l T r a n s N o n f e r r o u sM e t S o c C h i n a2 0 2 0 1 0 s 4 1 6 s 4 2 0s 4 1 7 A Z 6 1 0 7 S im a g n e s i u ma l l o yw e r ei n v e s t i g a t e d 2E x p e r i m e n t a l T h eA Z 6 1 0 7 S ia l l o yw a sp r e p a r e db ya d d i n gt h e f o l l o w i n gm a t e r i a l s c o m m e r c i a lA M 6 0a l l o y p u r eA 1 p u r eM g p u r eZ n a n dA I 一3 0 S im a s t e ra l l o y T h e e x p e r i m e n t a la l l o yw a sm e l t e di nac r u c i b l er e s i s t a n c e f u r n a c ea n dp r o t e c t e db yaf l u xa d d i t i o n A t i e rb e i n g t r e a t e db yC 2 C 1 6 也em e l tw a sh e l da t7 4 0 Cf o r2 0r n i n a n dt h e np o u r e di n t oap e r m a n e n tm o u l di no r d e rt o o b t a i nac a s t i n g T h et e n s i l ea n de r e e ps p e c i m e n sw h o s e s i z eh a sb e e nr e p o r t e di nR e f 1 3 1w e r ef a b r i c a t e db y s p a r kc u t t i n gf r o mt h ec a s t i n g T h ea c t u a lc o m p o s i t i o n s m a s sf r a c t i o n o ft h ee x p e r i m e n t a la l l o yw e r eg i v e n a sf o l l o w s 9 2 3 7 M g 5 9 2 A l 0 7 9 Z n 0 2 4 M na n d 0 6 8 S i I no r d e rt oo b t a i nt h es o l u t i o nh e a tt r e a t m e n t t e m p e r a t u r eo ft h ee x p e r i m e n t a la l l o y t h ed i f f e r e n t i a l s c a n n i n gc a l o r i m e t r y D S C w a sc a r r i e do u tu s i n ga N E T Z S C HS T A4 4 9 Cs y s t e m S a m p l e so fa p p r o x i m a t e l y 3 0m gw e r eh e a t e di naf l o w i n ga r g o na t m o s p h e r ef r o m 3 0t o7 0 0 Cf o r5m i nb e f o r eb e i n gc o o l e dd o w nt o1 0 0 C T h eh e a t i n ga n dc o o l i n gc u r v e sw e r er e c o r d e da ta c o n t r o l l i n gs p e e do f15 C m i n B a s e do nt h eD S C r e s u l t s F i g 1 t h es o l u t i o n i z e dt e m p e r a t u r eo f4 2 0 C w a sc h o s e nf o r t h ee x p e r i m e n t a la l l o y I nam u f f l e f l L r n a c ea n du n d e rt h ec o n d i t i o no fC O a t m o s p h e r e p r o t e c t i o n t h e s o l u t i o nh e a tt r e a t m e n to ft h e e x p e f i m e n t a la l l o yw a sc a r r i e do u t a t4 2 0 Cf o r d i f f e r e n th o l d i n gt i m e s F u r t h e r m o r e t h es o l u t i o n i z e d s a m p l e sw e r ea g e da tl8 0 Ca n d2 0 0 Cf o r0 2 4h B o t ht h ea s c a s ta n d o rh e a t t r e a t e ds a m p l e sw e r e e t c h e di na n8 n i t r i ca c i dd i s t i l l e dw a t e rs o l u t i o n a n d t h e ne x a m i n e db ya nO l y m p u so p t i c a lm i c r o s c o p ea n d J E O LJ S M 6 4 6 0 L vt y p es c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e S E M e q u i p p e dw i t h a l lO x f o r d e n e r g yd i s p e r s i v e s p e c t r o m e t e r E D S T h et e n s i l ep r o p e r t i e so ft h ea s c a s t a n dh e a t t r e a t e de x p e r i m e n t a la l l o y sa tr o o mt e m p e r a t u r e a n d15 0 Cw e r ed e t e r m i n e df r o mas t r e s s s 仃面nc u r v e T h eu l t i m a t et e n s i l es t r e n g t h U T S 0 2 y i e l ds t r e n g t h I 凹 拿 g 昌 墓 工 T e m p e r a t u r e F i g 1D S Cc u r v e so f a s c a s tA Z 6 1 0 7 S ia l l o y Y S a n de l o n g a t i o nt of a i l u r ew e r eo b t a i n e db a s e do n t h ea v e r a g eo ft h r e et e s t s T h ec o n s t a n t l o a dt e n s i l ee r e e p t e s t so ft h ea s c a s ta n dh e a t t r e a t e de x p e r i m e n t a la l l o y s w e r ep e r f o r m e da t1 5 0 Ca n d5 0M P af o r1 0 0h T h e t o t a l e r e e ps t r a i na n dm i n i m u me r e e pr a t e so ft h e e x p e r i m e n t a la l l o y sw e r em e a s u r e df r o me a c he l o n g a t i o n V e r S U St i m ec u r v e 3R e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 3 1M i c r o s t r u c t u r e A c c o r d i n gt ot h ep r e v i o u si n v e s t i g a t i o n so ft h e a u t h o r s 14 1 也ea s c a s tA Z 61 0 7 S ia l l o yi sm a i n l y c o m p o s e do f5 M g M 1 7 A I l 2a n dM 9 2 S ip h a s e s F i g 2 s h o w st h eS E Mi m a g eo ft h ea s c a s tA Z 61 0 7 S ia l l o y A ss h o w ni nF i g 2 t h eM 9 2 S ip h a s e sw i t hC h i n e s es c r i p t s h a p ea r ec l e a r l yo b s e r v e di nt h ea l l o y s i m i l a rt ot h e o t h e rS i c o n t a i n i n gM g A lb a s e da l l o y s 2 F i g 2S E Mi m a g eo f a s c a s t A Z 6 1 0 7 S ia l l o y F i g 3s h o w st h eS E Mi m a g e so ft h eA Z 61 O 7 S i a l l o ys o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o rd i f f e r e n tt i m e s A s s h o w ni nF i g 3 a R e rb e i l l gs o l u t i o n i z e da t4 2 0 C t h e M 1 7 A 1 1 2p h a s e si nt h eA Z 6 1 0 7 S ia l l o yh a v ed i s s o l v e d i n t ot h em a t r i x H o w e v e r t h eg r e yM 9 2 S ip h a s e sa n dt h e w h i t eA l M np h a s e sa r ec l e a r l yo b s e r v e d A c t u a l l y t h i s c a l lb ef u r t h e rc o n f i r m e db vt l l eE D Sr e s u l t so ft h e m a t r i x e sn e a rM 9 2 S ip h a s e si nt h ea s c a s ta n d s o l u t i o n i z e dA Z 6 1 0 7 S ia l l o y s T a b l e1 I ti sf o u n d f r o mT a b l elt h a tl i t t l eS id i s s o l v e si nt h em a t r i xa f t e rt h e s o l u t i o nh e a tt r e a t m e n ta n dS ii ss t i l li nt h ef o r mo ft h e M 9 2 S i I na d d i t i o n i ti sf u r t h e rf o u n df r o mF i g 3t h a t a f t e rb e i n gs o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o r1 6 4 8ht h e C h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S ip h a s e si nt h eA Z 6l 一0 7 S i a l l o yh a v eb e c a m ed i s c o n n e c t e d a n dw i t hi n c r e a s i n gt h e s o l u t i o nt r e a t m e n tt i m ef r o m16t o4 8ht h em o r p h o l o g y f o rp a r t so fM 9 2 S ip h a s e sg r a d u a l l yc h a n g e sf r o mi n i t i a l C h i n e s es c r i p ts h a p et ot h es h o r tp o l ea n db l o c ks h a p e s T h ea b o v er e s u l t si n d i c a t et h a tt h es o l u t i o nh e a t t r e a t m e n tc a nm o d i f yt h eC h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S i p h a s e si nt h eA Z 6 l 一0 7 S ia l l o y 万方数据 s 4 1 8Y A N GM i n g b o e ta l T r a n s N o n f e r r o u sM e t S o e C h i n a2 0 2 0 1 0 s 4 1 6 s 4 2 0 F i g 3S E Mi m a g e so f A Z 6 1 0 7 S ia l l o ys o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o rd i f f e r e n tt r e a t m e n tt i m e s a 8h b 1 6h c 2 4h d 4 8h 3 2M e c h a n i c a lp r o p e r t i e s F i g 4s h o w st h ee f f e c to ft h es o l u t i o n i z i n gt i m eo n t h eh a r d n e s so ft h eA Z 6 1 0 7 S ia l l o y I na d d i t i o n t h e e f f e c to ft h ea g i n gt i m eo nt h eh a r d n e s so ft h e A Z 61 0 7 S ia l l o ys o l u t i o n i z e da t4 2 0 Cf o r2 4ha n d f o l l o w e db ya g i n ga tl8 0 Ca n d2 0 0 Ci sa l S Os h 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n i c a l p r o p e r t i e s o ft h e A Z 6 1 0 7 S ia l l o y T h i Ss i t u a t i o ni Sp o s s i b l yr e l a t e dt ot h e m o d i f i c a t i o no ft h eM g S ip h a s e s d u r i n gt h es o l u t i o n h e a tt r e a t m e n t I ti sw e l lk n o w nt h a tt h ep r e s e n c eo ff i n e a n d u n i f o r mp h a s e sd i s t r i b u t e da l o n gt h eg r a i n b o u n d a r i e si nm i c r o s t r u c t u r ei Se a s i e rt oa c ta sa n e f f e c t i v es t r a d d l et ot h ed i s l o c a t i o nm o t i o nt h u s i m p r o v i n gt h ep r o p e r t i e so ft h ee n g i n e e r i n ga U o y s 1 5 A p p a r e n t l y t h ec o a r s eC h i n e s eS C r i p ts h a p e dM 9 2 S i p h a s e si nt h ea s c a s tA Z 61 0 7 S ia l l o yw o u l dg i v ea d e t r i m e n t a le f f e c to nt h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft l l e a l l o ys i n c et h el o n gc r a c k sC a ne a s i l yn u c l e a t ea l o n gt h e i n t e r f a c eb e t w e e nC h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S ip a r t i c l e s a n da M g m a t r i x 8 H o w e v e r a f t e r s o l u t i o nh e a t t r e a t m e n t t h em o r p h o l o g yo ft h eM 9 2 S ip h a s ec h a n g e s f r o mt h ei n i t i a lC h i n e s es c r i p ts h a p et ot h es h o r tp o l ea n d b l o c k s h a p e s a n d t h e nt h e e x t e n d i n g t r e n do f m i c r o c r a c k sw o u l dd e c r e a s e A c c o r d i n g l y a f t e rs o l u t i o n h e a tt r e a t m e n ta n da g i n g t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f t h eA Z 6l 一0 7 S ia l l o ya r ei m p r o v e d e s p e c i a l l yt h e e l o n g a t i o n F i g 4E f f e c t so fs o l u t i o n i z i n ga n da g i n gt i m eo nh a r d n e s so f A Z 61 0 7 S ia l l o y 3 3D i s c u s s i o n T h ea b o v er e s u l t si n d i c a t et h a tt h es o l u t i o nh e a t QcpJ爵王 万方数据 Y A N GM i n g b o e ta l T r a n s N o n f e r r o u sM e t S o e C h i n a2 0 2 0 1 0 s 4 1 6 s 4 2 0s 4 1 9 T a b l e2T e n s i l ea n de r e e pp r o p e r t i e so f A Z 6 I 0 7 S ia l l o y 婴 P 翌旦 墅 垦堡望望婴旦塑 岍s M P aY s M P aE o n g a t i o n 坍s M P a Y s M P a 舶n 鲥 蝴 i 署 嚣 蜀删 A s c a s t1 4 77 741 4 07 01 20 5 45 1 1 H e a t t r e a t e d1 7 59 951 7 09 41 60 4 84 6 3 t r e a t m e n tC a l lm o d i f yt h eC h i n e s es c r i p ts h a p e dM 9 2 S i p h a s e s i nt h e A Z 6 1 O 7 S i a l l o y 1 e a d i n gt o t h e i m p r o v e m e n to fm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s F o rt h e m o d i f i c a t i o nm e c h a n i s mo ft h eM g S ip h a s ed u r i n g s o l u t i o nh e a tt r e a t m e n t L Ue ta l 111t h o u g h tt h a tt h e r e a l w a y se x i s tc o n c a v e sa n dc o n v e x i t i e so nt h eM g S i p a r t i c l e sa l o n gt h eM 9 2 S i M gi n t e r f a c e a n dt h e s es i t e s e x i s td i f f e r e n ts t r e s sl e v e l T h e nd u r i n gs o l u t i o n h e a t t r e a t m e n t t h ei n t e r f a c et e n s i o nm a k e st h en e a r b yS i a t o m se s c a p ef i o mt h eM 9 2 S il a t t i c ea n dm o v e c o i n c i d e n t l y A tt h es a m et i m e t h eS ia t o m sd i f f u s e a l o n gt h ei n t e r f a c e sa n de n t e rt h em a g n e s i u ml a t t i c ei na n e wp o s i t i o nt of o r mM 9 2 S ia g a i n l e a d i n gt ot h el o c a l d e c o m p o s i t i o na n dm o r p h o l o g yc h a n g i n go ft h eM 9 2 S i p a r t i c l e s A s ar e s u l t t h ea t o ma tt h et i pw i l lm o v e t o w a r dt h em i d d l e t h ec o n c a v e sw i l lb e c o m em o r e s u n k e na n dc o n v e x i t i e sb e c o m es m o o t h I ti ss u p p o s e d t h a tt h es t r a i g h tp a r to ft h ep a n i c l ek e e p ss t a b l eb e c a u s e t h ed i f f u s i o na l o n gt h ei n t e r f a c ei sh o m o g e n e o u s F i n a l l y t h el i n e a rp a n i c l ew i l lb eb r o k e nn e a rt h ec o n c a v e sa n d t h es p h e r o i d i z a t i o no ft h es u b p a r t i c l e sc o n t i n u e s A l t h o u g ht h ea b o v e m e n t i o n e dm e c h a n i s mc a n e a s