D0I:10.13374/.issn1001-053x.2011.10.007 第33卷第10期 北京科技大学学报 Vol.33 No.10 2011年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2011 ZnA10Cu2合金铸态显微结构及相结构分析 邬小萍区李德富郭胜利许晓庆胡捷贺金宇 北京有色金属研究总院，北京100088 ☒通信作者，wuxp040301@sina.com 摘要通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等对ZnAl1OC2合金的铸态显微结 构和相结构进行了观察和分析，并对其组织的形成机制进行了研究.研究表明：铸态ZA10C2合金的凝固组织由初生枝晶 α1及其外围的棒状共晶（α2+B)组成，在随后的冷却过程中初生1相和共晶组织中α2相均发生共析反应，得到层片状共析 组织（α+），而在室温时效中未完全转变的a:相和α2相均发生不连续沉淀形成粒状沉淀组织，其中初生Q,相，为富A1相， 是Z在A1中形成的固溶体，属于强化相，晶体结构为面心立方，B为富Z如相，晶体结构为密排六方. 关键词锌铝合金：显微组织：相结构：共晶：不连续沉淀 分类号 As-cast microstructure and phase structure of ZnAll0Cu2 alloy WU Xiao-ping,LI Defu,GUO Sheng-li,XU Xiao-qing,HU Jie,HE Jin-yu Beijing General Research Institute for Non-ferrous Metals,Beijing 100088,China Corresponding author,wuxp040301@sina.com ABSTRACT The as-east microstructure and phase structure of ZnAllOCu2 alloy were observed and analyzed by optical microscopy (OM),scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS),and X-ray diffraction (XRD).The for- mation mechanism of the structures was also studied.It is shown that the solidification of cast ZnAllOCu2 alloy is consisted of primary a dendrites and rod-like eutectic (B)surrounding primary adendrites.There occur eutectoid reactions in primary a phase and phase in the eutectic structure during the subsequent cooling process,and lamellar (a+n)eutectoid organization forms.The re- tained and phase precipitate discontinuously and form granular precipitates in room temperature aging.The primary is the Al- rich (Al forms solid solution with Zn)and strengthening phase,with the crystal structure of a face-eentered cubic lattice.And for B, the crystal structure of the Zn-rich phase is a hexagonal lattice. KEY WORDS zinc-aluminum alloys:microstructure;phase structure:eutectics:discontinuous precipitation 锌铝合金具有良好的力学性能、耐磨性能及其 外，由于Zn一Al二元相图比较复杂，凝固过程中发 他一些特殊性能（如碰撞时不产生火花、无磁性 生的相变相当复杂口，因此有必要弄清楚铸态组织 等)，作为铜合金甚至铝合金的替代材料具有广泛 的基本情况，这对后续塑性变形组织研究及加工工 的应用前景.然而，目前人们对锌合金的研究大多 艺参数的确定有重要的指导意义.本文较系统地研 集中于压铸以及超塑性方面，对锌合金塑性变形的 究了ZnAl10Cu2合金铸态组织及其相结构，旨在为 关注较少-可.由于锌合金具有密排六方的晶体结 该合金后续塑性变形的研究提供理论依据. 构，滑移系少，塑性较差，加工变形比较困难，因此提 1实验方法 高锌合金的变形能力，并且在变形过程中控制其综 合力学性能，己成为发展变形锌合金的重点和难点. 实验用ZnAl10C2合金铸锭为半连续铸锭，其 铸态组织对后续的塑性变形过程有很大影响.此 直径为100mm,化学成分（质量分数)为：10%Al, 收稿日期：201009一10 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划资助项目(2009BAE71BO3)第 33 卷 第 10 期 2011 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 10 Oct． 2011 ZnAl10Cu2 合金铸态显微结构及相结构分析 邬小萍 李德富 郭胜利 许晓庆 胡 捷 贺金宇 北京有色金属研究总院，北京 100088 通信作者，wuxp040301@ sina． com 摘 要 通过金相显微镜( OM) 、扫描电镜( SEM) 、能谱仪( EDS) 和 X 射线衍射仪( XRD) 等对 ZnAl10Cu2 合金的铸态显微结 构和相结构进行了观察和分析，并对其组织的形成机制进行了研究． 研究表明: 铸态 ZnAl10Cu2 合金的凝固组织由初生枝晶 α1 及其外围的棒状共晶( α2 + β) 组成，在随后的冷却过程中初生 α1 相和共晶组织中 α2 相均发生共析反应，得到层片状共析 组织( α + η) ，而在室温时效中未完全转变的 α1 相和 α2 相均发生不连续沉淀形成粒状沉淀组织，其中初生 α1 相，为富 Al 相， 是 Zn 在 Al 中形成的固溶体，属于强化相，晶体结构为面心立方，β 为富 Zn 相，晶体结构为密排六方． 关键词 锌铝合金; 显微组织; 相结构; 共晶; 不连续沉淀 分类号 As-cast microstructure and phase structure of ZnAl10Cu2 alloy WU Xiao-ping ，LI De-fu，GUO Sheng-li，XU Xiao-qing，HU Jie，HE Jin-yu Beijing General Research Institute for Non-ferrous Metals，Beijing 100088，China Corresponding author，wuxp040301@ sina． com ABSTRACT The as-cast microstructure and phase structure of ZnAl10Cu2 alloy were observed and analyzed by optical microscopy ( OM) ，scanning electron microscopy ( SEM) ，energy dispersive X-ray spectroscopy ( EDS) ，and X-ray diffraction ( XRD) ． The for￾mation mechanism of the structures was also studied． It is shown that the solidification of cast ZnAl10Cu2 alloy is consisted of primary α1 dendrites and rod-like eutectic ( α2 + β) surrounding primary α1 dendrites． There occur eutectoid reactions in primary α1 phase and α2 phase in the eutectic structure during the subsequent cooling process，and lamellar ( α + η) eutectoid organization forms． The re￾tained α1 and α2 phase precipitate discontinuously and form granular precipitates in room temperature aging． The primary α1 is the Al￾rich ( Al forms solid solution with Zn) and strengthening phase，with the crystal structure of a face-centered cubic lattice． And for β， the crystal structure of the Zn-rich phase is a hexagonal lattice． KEY WORDS zinc-aluminum alloys; microstructure; phase structure; eutectics; discontinuous precipitation 收稿日期: 2010--09--10 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划资助项目( 2009BAE71B03) 锌铝合金具有良好的力学性能、耐磨性能及其 他一些特 殊 性 能( 如碰撞时不产生火花、无 磁 性 等) ，作为铜合金甚至铝合金的替代材料具有广泛 的应用前景． 然而，目前人们对锌合金的研究大多 集中于压铸以及超塑性方面，对锌合金塑性变形的 关注较少［1--7］． 由于锌合金具有密排六方的晶体结 构，滑移系少，塑性较差，加工变形比较困难，因此提 高锌合金的变形能力，并且在变形过程中控制其综 合力学性能，已成为发展变形锌合金的重点和难点． 铸态组织对后续的塑性变形过程有很大影响． 此 外，由于 Zn--Al 二元相图比较复杂，凝固过程中发 生的相变相当复杂［1］，因此有必要弄清楚铸态组织 的基本情况，这对后续塑性变形组织研究及加工工 艺参数的确定有重要的指导意义． 本文较系统地研 究了 ZnAl10Cu2 合金铸态组织及其相结构，旨在为 该合金后续塑性变形的研究提供理论依据． 1 实验方法 实验用 ZnAl10Cu2 合金铸锭为半连续铸锭，其 直径为 100 mm，化学成分( 质量分数) 为: 10% Al， DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.10.007