第10期 邬小萍等：ZnAI10C2合金铸态显微结构及相结构分析 ·1249· 2%Cu,其余为Zn.用线切割机从铸锭上取样，从铸 其显微结构和相结构进行分析研究，试样的微区成 锭中心至边缘共取四个样，规格为中10mm×15mm. 分由扫描电镜自带的能谱仪确定. 以纵截面为观察面，将取下的试样在AO3水砂纸 2实验结果及分析 上磨成镜面，然后机械抛光，所用的腐蚀剂为铬酐， 腐蚀时间6s.腐蚀剂的成分及配比为：三氧化铬20 2.1相结构及成分分析 g,硫酸钠1.5g,水100mL.金相观察在德国NE0- 图1(a)为ZnAll0Cu2合金的铸态光学显微结 PHOT-21大型金相显微镜上进行，采用带有NO- 构，结合二元相图图发现Zm-10Al合金主要由白色 RAN-VANTAGE-DI41O5型能谱仪(EDS)的JSM- 的初生枝晶Q1及其外围黑色的共晶（α2+B)组成 840型扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)对 (图2). 2004四 图1ZAI0C2合金铸态显微组织.(a)光学金相组织：(b)扫描组织 Fig.1 As-east microstructure of ZnAllOCu2 alloy:(a)optical-metallographic microstructure:(b)SEM microstructure 700 650.37T B相，含有Zn、Al和Cu三种元素，主要由Zm元素构 600 成，能谱定量分析结果为富Zm相，有少量的Cu存在. 表1ZnA110C2合金微区EDS成分分析（质量分数） 500 419.58℃ Table 1 Analysis of the micro-EDS composition of ZnAllOCu2 alloy 400 353℃ 382 828 % 95 63 300 275℃ /78 物相 Zn Al Cu 总量 31.6 初生1相 60.63 37.42 200 (Al)n(Zn 100.00 n(Zn)- 共晶中的a2相 63.05 36.95 100.00 102030405060708090Zn Zn基体相 95.58 1.42 3.00 100.00 Z知的质量分数% 注：*表示没有检测出 图2无包晶反应的Z-Al合金的二元相图陶 为了检测合金元素的分布，通过线扫描和XRD Fig.2 Binary phase diagram of Zn-Al alloys without peritectic reac- 进行进一步组织观察和能谱分析，选取尺寸较大的 tion图 初生枝晶及共晶进行EDS线扫描.图4为高倍放大 对铸态ZnAl10Cu2合金进行SEM分析，如图1 的枝晶臂的扫描图像(SEM)和对应的线扫描结果. (b)所示.同样可以看到黑色为粗大Q,相及其外围 根据线扫描结果可知，初生枝晶Z和Al的原子数 的共晶(2+B),与前述光学金相组织相符，并结合 保持不变，共晶组织B相中A!的含量减少，位于波 能谱分析对各种相（组织）进行了EDS微区成分分 谷处，Z的含量增加，位于波峰处，共晶中的a2相 析.图3为ZnAI0Cu2合金SEM组织形貌及微区 中Al的含量再一次增加，Zn的含量减少，说明合金 能谱分析，表1是ZnAl10Cu2合金的基体和各种相 元素Zn、Al在初生a1相和共晶2相中的变化规律 的微区成分分析结果.结果表明：图3(a)所示组织 是一致的，且均为富Al相，而B相为Z基固溶体， 为初生相1相，含有Zn、Al两种元素，为富Al相， 这一结果与EDS成分分析相符. Zn、Al原子比为60.63：37.42，以片层共析的形式存 图5是ZnAl10C2合金的XRD相分析结果. 在：图3(b)为共晶中的2相，a2相中固溶有Zn元 发现只含有a一Al和η一Zn两种相的衍射峰，没有出 素，能谱分析结果为富Al相，Zn、Al原子比63.05： 现含C相或金属间化合物的衍射峰，可能是由于 36.95,也以片层形式存在：图3(c)为共晶组织中的 Cu含量较少，全部固溶在B相中.第 10 期 邬小萍等: ZnAl10Cu2 合金铸态显微结构及相结构分析 2% Cu，其余为 Zn． 用线切割机从铸锭上取样，从铸 锭中心至边缘共取四个样，规格为 10 mm × 15 mm． 以纵截面为观察面，将取下的试样在 Al2O3 水砂纸 上磨成镜面，然后机械抛光，所用的腐蚀剂为铬酐， 腐蚀时间 6 s． 腐蚀剂的成分及配比为: 三氧化铬 20 g，硫酸钠 1. 5 g，水 100 mL． 金相观察在德国 NEO￾PHOT--21 大型金相显微镜上进行，采用带有 NO￾RAN--VANTAGE--DI4105 型能谱仪( EDS) 的 JSM-- 840 型扫描电镜( SEM) 及 X 射线衍射仪( XRD) 对 其显微结构和相结构进行分析研究，试样的微区成 分由扫描电镜自带的能谱仪确定． 2 实验结果及分析 2. 1 相结构及成分分析 图 1( a) 为 ZnAl10Cu2 合金的铸态光学显微结 构，结合二元相图［8］发现 Zn--10Al 合金主要由白色 的初生枝晶 α1 及其外围黑色的共晶( α2 + β) 组成 ( 图 2) ． 图 1 ZnAl10Cu2 合金铸态显微组织 . ( a) 光学金相组织; ( b) 扫描组织 Fig． 1 As-cast microstructure of ZnAl10Cu2 alloy: ( a) optical-metallographic microstructure; ( b) SEM microstructure 图 2 无包晶反应的 Zn--Al 合金的二元相图［8］ Fig． 2 Binary phase diagram of Zn-Al alloys without peritectic reac￾tion ［8］ 对铸态 ZnAl10Cu2 合金进行 SEM 分析，如图 1 ( b) 所示． 同样可以看到黑色为粗大 α1 相及其外围 的共晶( α2 + β) ，与前述光学金相组织相符，并结合 能谱分析对各种相( 组织) 进行了 EDS 微区成分分 析． 图 3 为 ZnAl10Cu2 合金 SEM 组织形貌及微区 能谱分析，表 1 是 ZnAl10Cu2 合金的基体和各种相 的微区成分分析结果． 结果表明: 图 3( a) 所示组织 为初生相 α1 相，含有 Zn、Al 两种元素，为富 Al 相， Zn、Al 原子比为 60. 63∶ 37. 42，以片层共析的形式存 在; 图 3( b) 为共晶中的 α2 相，α2 相中固溶有 Zn 元 素，能谱分析结果为富 Al 相，Zn、Al 原子比 63. 05: 36. 95，也以片层形式存在; 图 3( c) 为共晶组织中的 β 相，含有 Zn、Al 和 Cu 三种元素，主要由 Zn 元素构 成，能谱定量分析结果为富 Zn 相，有少量的 Cu 存在． 表 1 ZnAl10Cu2 合金微区 EDS 成分分析( 质量分数) Table 1 Analysis of the micro-EDS composition of ZnAl10Cu2 alloy % 物相 Zn Al Cu 总量 初生 α1 相 60. 63 37. 42 * 100. 00 共晶中的 α2 相 63. 05 36. 95 * 100. 00 Zn 基体相 95. 58 1. 42 3. 00 100. 00 注: * 表示没有检测出． 为了检测合金元素的分布，通过线扫描和 XRD 进行进一步组织观察和能谱分析，选取尺寸较大的 初生枝晶及共晶进行 EDS 线扫描． 图 4 为高倍放大 的枝晶臂的扫描图像( SEM) 和对应的线扫描结果． 根据线扫描结果可知，初生枝晶 Zn 和 Al 的原子数 保持不变，共晶组织 β 相中 Al 的含量减少，位于波 谷处，Zn 的含量增加，位于波峰处，共晶中的 α2 相 中 Al 的含量再一次增加，Zn 的含量减少，说明合金 元素 Zn、Al 在初生 α1 相和共晶 α2 相中的变化规律 是一致的，且均为富 Al 相，而 β 相为 Zn 基固溶体， 这一结果与 EDS 成分分析相符． 图 5 是 ZnAl10Cu2 合金的 XRD 相分析结果． 发现只含有 α--Al 和 η--Zn 两种相的衍射峰，没有出 现含 Cu 相或金属间化合物的衍射峰，可能是由于 Cu 含量较少，全部固溶在 β 相中． ·1249·