。586 北京科技大学学报 第31卷 律，是研究断裂的有效方法之」一.本文采用扫 描电镜原位动态观察技术对Mg一49Zn一0.7Zr合 金进行拉伸实验，研究合金断裂过程中微观裂纹的 萌生和扩展过程，目的在于考察ZK60镁合金板材 微观断裂行为，探讨稀土元素Y对合金裂纹演变规 律的影响及其原因. 40 1实验材料及方法 图1动态拉伸试样尺寸（单位：mm) Fig I Size of a dynamic tense sampe (unit:mm) 选用纯Mg、纯Zn、Mg-27.5Zr和Mg-37Y中 2 间合金为原料.合金熔炼在井式坩埚炉中进行，熔 实验结果与分析 炼温度720℃采用熔剂保护，铸锭尺寸300mm× 2.11“合金板材原位动态拉伸实验 250mm×33mm.合金成分分别为Mg-4.Zn- 1合金的原位拉伸断裂过程如图2所示. 0.7Z1和Mg一49Z0.9Y-07Zr(2).试样 图2()为1合金预制缺口附近形貌.在载荷作用 在400℃保温18h进行均匀化处理，热轧温度 下，缺口前方出现应力集中，载荷到达1.176kN时， 400℃，平均道次压下量12%，最终压下量95%.运 缺口前端开始出现裂纹（图2(b)):继续加载至 用KYKY2800扫描电镜观察第2相颗粒形貌，侵蚀 1.274kN,裂纹长大（图2(c));进一步加载至 剂为4%硝酸+酒精溶液.1#和2合金均选用预 1.372kN,主裂纹向基体快速扩展，随后主裂纹和基 制缺口试样，以使裂纹源在该缺口附近萌生.试样 体萌生二次裂纹通过失稳扩展连接起来（图2(d); 尺寸见图1，样品厚度0.3mm. 继续加载，试样失稳断裂. (a) (b) 10μm￥kY2s9002 (c) d 100 100 um 2600 100Hm 图21#合金原位拉伸过程中裂纹演变情况.（载荷0kN:(b)载荷1176kN:(d载荷1.274kN:(d)载荷1.372kN Fig 2 Crack evolution of Alloy 1during in situ tensile pmocess:(a)loading:OkN;(b)loading 1.176kN:(e)bading:1 274kN;(d)loading: 1.372kN 1*合金缺口前端显微组织的变化过程如图3二次裂纹，且主裂纹变得更宽（图3（©），(d):加载 所示.图4为其断口形貌.图3(a)为无载荷状态下 至1.274kN时，基体裂纹同主裂纹通过扩展相连 缺口附近形貌.加载至1.176kN时，缺口前端发生 通，应力集中得到部分缓解，在该方向裂纹生长停 应力集中，载荷增加，缺口部分出现裂纹萌生 滞，主裂纹右端开始出现分枝，并快速生长 (图3b).载荷为1.225kN时，主裂纹前端处出现 (图3(e,(0):随着载荷的增大至1.323kN,又出律, 是研究断裂的有效方法之一 [ 12-14] .本文采用扫 描电镜原位动态观察技术对 Mg -4.9Zn -0.7Zr 合 金进行拉伸实验, 研究合金断裂过程中微观裂纹的 萌生和扩展过程, 目的在于考察 ZK60 镁合金板材 微观断裂行为, 探讨稀土元素 Y 对合金裂纹演变规 律的影响及其原因. 1 实验材料及方法 选用纯 Mg 、纯 Zn 、Mg -27.5Zr 和 Mg -37Y 中 间合金为原料.合金熔炼在井式坩埚炉中进行, 熔 炼温度 720 ℃, 采用熔剂保护, 铸锭尺寸 300 mm × 250 mm ×33 mm .合金成分分别为 Mg -4.9Zn - 0.7Zr( 1 #) 和 Mg-4.9Zn-0.9Y-0.7Zr( 2 #) .试样 在 400 ℃保温 18 h 进行均匀化处理, 热轧温度 400 ℃, 平均道次压下量 12 %, 最终压下量 95 %.运 用 KYKY2800 扫描电镜观察第 2 相颗粒形貌, 侵蚀 剂为 4 %硝酸 +酒精溶液 .1 #和 2 #合金均选用预 制缺口试样, 以使裂纹源在该缺口附近萌生.试样 尺寸见图 1, 样品厚度 0.3 mm . 图 1 动态拉伸试样尺寸( 单位:mm) Fig.1 Size of a dynamic tensile sample ( unit :mm) 2 实验结果与分析 2.1 1 #合金板材原位动态拉伸实验 1 #合金的原位拉伸断裂过程如图 2 所示. 图 2( a) 为 1 #合金预制缺口附近形貌.在载荷作用 下, 缺口前方出现应力集中, 载荷到达 1.176 kN 时, 缺口前端开始出现裂纹( 图 2 ( b) ) ;继续加载至 1.274 kN, 裂纹长 大( 图 2 ( c) ) ;进一步 加载至 1.372 kN, 主裂纹向基体快速扩展, 随后主裂纹和基 体萌生二次裂纹通过失稳扩展连接起来( 图 2( d) ) ; 继续加载, 试样失稳断裂. 图 2 1 #合金原位拉伸过程中裂纹演变情况.( a) 载荷 0 kN ;(b) 载荷 1.176 kN ;( c) 载荷 1.274 kN ;( d) 载荷 1.372 kN Fig.2 Crack evolution of Alloy 1 #during in situ tensile process:( a) loading :0 kN ;( b) loading:1.176 kN ;( c) loading :1.274 kN ;( d) loading : 1.372 kN 1 #合金缺口前端显微组织的变化过程如图 3 所示.图 4 为其断口形貌.图 3( a) 为无载荷状态下 缺口附近形貌.加载至 1.176 kN 时, 缺口前端发生 应力集 中, 载荷增 加, 缺口部 分出现 裂纹萌 生 ( 图 3( b) ) .载荷为 1.225 kN 时, 主裂纹前端处出现 二次裂纹, 且主裂纹变得更宽( 图 3( c) , ( d) ) ;加载 至 1.274 kN 时, 基体裂纹同主裂纹通过扩展相连 通, 应力集中得到部分缓解, 在该方向裂纹生长停 滞, 主 裂 纹 右 端 开 始 出 现 分 枝, 并 快 速 生 长 ( 图 3( e) , ( f) ) ;随着载荷的增大至 1.323 kN, 又出 · 586 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷