0 引 言

作为高性能轻合金材料，镁合金具有比强度高、铸造成形性好、阻尼吸震降噪性能优越、电磁屏蔽能力强等优异性能，被称为“21世纪最具开发应用潜力的绿色工程材料”，并在《新材料产业“十三五”发展规划》中被列为重点发展领域，成为国内外普遍关注的焦点[1-5]。Mg-Al系合金是目前应用最广泛的镁合金系列，在汽车和3C工业上发展极其迅速，汽车工业已成为镁合金应用的主要驱动力，在汽车工业上的镁合金的消费占其总消费80%左右。在Mg-Al系合金中加入碱土元素或(和)稀土元素形成耐热稳定的金属间相，抑制β-Mg17Al12相的形成，改变Mg-Al系合金显微组织，从而提高耐热性能[6-9]。近年来，在Mg-Al系合金中复合加入碱土元素和稀土元素研究受到企业及研究者们的极大重视。在Mg-Al合金中加入合金元素Ca和Nd，可以显著提高合金的力学性能和阻燃性能[10-12]，Mg-Al-Ca-Nd四元合金中各元素之间可以形成多种金属间相，金属间相在基体中的稳定性影响Mg-Al系合金的耐热性能，通过等温处理，评价Ca和Nd复合合金化Mg-Al系合金中金属间相的稳定性[13-15]，从而可以间接评价其耐热性能。

因此，本文在本课题组前期研究的基础上，选用Mg-3Al-2Ca-2Nd镁合金为研究对象，对其进行高温等温处理，研究等温处理对Mg-3Al-2Ca-2Nd镁合金的显微组织和力学性能的影响规律。

1 试验材料与方法

原材料选用纯度99.5%(质量分数，下同)的纯Mg锭和99.7%的纯Al 锭，合金元素Ca和Nd分别以Mg-30Ca和Mg-26.4Nd中间合金的形式加入。镁合金试样采用井式电阻炉熔炼，坩埚采用低碳钢坩埚，实验所用原材料均需200℃预热烘干。当电阻炉炉温升至500℃，将预热的纯Mg锭和纯Al锭加入坩埚中，并在Mg锭和Al锭表面撒一层RJ-2覆盖剂，然后电炉升温至720℃，直至纯Mg锭和纯Al锭熔化，然后升温至750℃，加入Mg-Ca和Mg-Nd中间合金，然后保温15 min，搅拌，然后将熔炼好的合金浇注到预热温度为200℃的金属型中。镁合金铸锭直径为60 mm，高度为200 mm，浇注过程中采用SF6+CO2作为保护气体。将制备的铸锭切割为厚度为25 mm的圆片，备等温处理用。本研究根据Mg-Al-Ca及Mg-Al-Nd相图以及相关文献[16,17]选择等温温度为420℃、450℃、480℃和510℃，等温处理时间固定为11 h。

对不同等温处理工艺的镁合金试样进行微观组织观察、XRD分析及力学性能测试。采用Rigaku Rotaflex D/MA X射线衍射分析仪对铸态试样和等温处理试样进行结构分析。金组织观察试样3.5%的硝酸酒精进行腐蚀，采用OLYMPUS-GX71光学显微镜和 FEI Sirion 2000扫描电镜观察组织和形貌，并用能谱分析进行典型相的成分分析。硬度测试采用维氏硬度计，加载力为1 N，保压时间为15 s，每个试样测7个点，取平均值。利用CSS-44300型电子万能试验机进行拉伸性能测试，拉伸试样为板状试样。

2 试验结果及分析

2.1 XRD分析

铸态及不同温度等温处理11 h的Mg-3Al-2Ca-2Nd合金XRD分析结果如图1所示，Mg-3Al-2Ca-2Nd合金铸态组织主要由α-Mg、Mg2Ca、Al2Nd、(Mg,Al)2Ca和Al11Nd3组成。在Mg-Al-Ca体系中并不会直接形成Al2Ca相，一般都会形成(Mg,Al)2Ca相。Mg、Al、Ca和Nd的电负性值分别为1.2、1.5、1.0和1.14，Al和Ca、Nd的电负性差值大于Mg和Ca、Nd的电负性差值，因此，Al-Ca和Al-Nd金属间相的稳定性大于Mg-Ca和Mg-Nd金属间相的稳定性，在Mg-3Al-2Ca-2Nd合金中优先形成Al-Ca和Al-Nd金属间相。Mg-3Al-2Ca-2Nd合金中Al相对含量较少， Al优先和Nd形成Al-Nd相，致使Al与Ca除了形成Al-Ca相外，还剩余少量Ca与Mg形成Mg2Ca相。文[17]研究认为，当Al含量较低时，Mg-Al-Ca共晶反应生成(Mg,Al)2Ca相和Mg2Ca相，形成温度为514℃。经过等温处理后并没有发现Al11Nd3和Mg2Ca相，而出现Al2Nd相，说明Al11Nd3发生分解，分解产物Al2Nd和Al原子，在高温下Al原子固溶于Mg基体中。文[14]和[15]研究认为Al11RE3相不稳定，在高温热处理过程中会发生分解，分解过程为Al11RE3=3Al2RE+5Al。铸态Mg-3Al-2Ca-2Nd合金存在Al11Nd3相，一般为针状片层结构相，晶体结构为体心斜方；而经高温等温处理后，Al11Nd3相发生分解，生成Al2Nd相，一般为块状或颗粒存在，晶体结构为面心立方。在等温处理后，Mg2Ca相消失，(Mg,Al)2Ca相始终存在，说明(Mg,Al)2Ca相是高温稳定相，一般呈鱼骨状存在晶界上，晶体结构为面心立方。通过等温处理和XRD衍射分析结果表明，(Mg,Al)2Ca相和Al2Nd相具有较高的高温稳定性，而Mg2Ca会发生分解固溶于镁基体中，Al11Nd3相发生分解，生成稳定性更高的Al2Nd相。

  

图1 Mg-3Al-2Ca-2Nd合金铸态及等温处理态XRD图谱

2.2 显微组织分析

Mg-3Al-2Ca-2Nd合金铸态金相组织如图2所示。从图2中可以看出，铸态Mg-3Al-2Ca-2Nd合金组织由初生α-Mg枝晶状组织和晶界上金属间相组织组成，枝晶内部存在少量点状组织。由XRD分析可知，晶界上的金属间相主要由Al11Nd3、Al2Nd、(Mg,Al)2Ca和Mg2Ca组成。文[16]研究认为，Al2Nd形成温度较高，一般在枝晶内部形成。在较高温度形成的Al2Nd相，可以作为α-Mg的形核质点，起到细化晶粒作用。随着凝固过程的进行，液相中合金元素富集，发生Mg-Al-Nd和Mg-Al-Ca共晶反应。在晶界上形成Al-Nd相、Al-Ca相和Mg-Ca相。

1)经高温等温处理后，Mg-3Al-2Ca-2Nd铸态枝晶组织消失，呈等轴晶组织特征且晶粒尺寸发生长大；

由表2可知，P20 2018款植保无人机喷雾雾滴不仅可以沉积分布在叶片正面，还可沉积在叶片反面。喷液量对雾滴沉积密度影响较大，而草铵膦用量对雾滴沉积密度无明显影响。喷液量为15.0 L/hm2时，药剂处理区雾滴总沉积密度为44.8～46.1个/cm2；喷液量为22.5 L/hm2时，药剂处理区雾滴总沉积密度为59.7～60.7个/cm2。距离飞行边界2.5 m处，叶片正反面雾滴总沉积密度为3.0～4.3个/cm2；距离飞行边界5.0 m处，叶片正反面雾滴总沉积密度为1.0～1.4个/cm2；距离飞行边界7.5 m处未发现有雾滴沉积。

  

(a) lower magnification; (b) higher magnification图2 Mg-3Al-2Ca-2Nd合金铸态金相组织

铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的抗拉强度以及延伸率变化如图6所示，从图中可以看出，Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的抗拉强度与伸长率随着等温温度的升高而升高，在480℃时均达到最大值，分别为144.5 MPa和2.7%。比铸态分别提高了10%和24%。随着等温温度的进一步升高，合金的抗拉强度和伸长率则会降低。固溶处理使合金由树枝晶变为等轴晶，且随着固溶温度的升高，合金组织的部分共晶组织会逐渐溶解到基体中，同时组织均匀弥散分布，第二相颗粒也比较细小，而且析出相增多，使得位错滑移与晶界滑移的阻力减弱，提高了合金的变形能力，所以抗拉强度增加。当固溶温度过高时(510℃)，合金组织变大，析出相偏聚、长大，降低了金属间相在组织中的弥散分布程度，削弱了其对组织的弥散强化作用，从而使合金的力学性能有所下降。由于金属间相在高温等温处理过程中造成合金显微组织和成分的不均匀，严重阻碍了位错的迁移，容易引起应力集中，从而使合金的力学性能有所下降[19,20]。经过适当的等温处理可同时提供Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的抗拉强度与伸长率，但数值差别不大。

  

(a)as-cast; (b)420℃; (c)450; (d)480; (e)510图3 不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的金相组织

铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的硬度值变化如图5所示。从图5中可以看出，随着等温处理温度的增加，硬度先升高后降低，但对铸态而言均有所下降，在480℃时硬度值达到最大。B. Amir Esgandari[1]研究Ca和RE复合合金化AZ91时效动力学发现，铸态合金的硬度值高于热处理后的硬度值，与本文研究结果一致。Mg-3Al-2Ca-2Nd镁合金组织为 α-Mg基体、Al-Ca、Al-Nd金属间相，在等温处理过程中Mg-3Al-2Ca-2Nd镁合金组织发生如下变化：铸态枝晶状组织转化为等轴晶组织，Al-Ca相发生分解，含量降低，且晶粒尺寸明显增大；Al11Nd3分解成Al2Nd和Al原子，而Al元素固溶到α-Mg基体中形成过饱和固溶体。随等温处理温度的提高所产生的固溶强化和第二相强化效果越好，同时组织均匀弥散分布，颗粒也比较细小，而且析出相增多(如图4(d)中箭头所指)，所以硬度增加，当固溶温度过高时(510℃)，出现析出相偏聚、长大，α-Mg晶粒尺寸变大，弥散相发生团聚长大，弥散相数量减少，第二相弥散强化效果减弱，所以硬度有所下降。由于固溶强化和第二相强化的作用，在等温处理温度升高时，表现为硬度先升高后降低现象。

另外，THNS1和THNS3中A与B产生的随机数以明文方式进行传输，如果一个敌手在上述两个消息中分别获取了RA,RB并合成了一个K′(|K′|=|RA|+|RB|),而恰巧A,B之间会话密钥K的值也是RA,RB之和，即|K|=|RA|+|RB|,此时|K′|=|K|这样本来由S产生的会话密钥K，现在或者是一个敌手产生、或者是B产生、或者是S亦或A产生。

在Al-Nd相团聚物附近进行EDS分析，分析点位置如图4(f)所示。分析结果为A点处Al原子重量百分比为1.65%，B点为1.01%，C点为0.99%。经过510℃等温处理后，在基体中检测到Al元素的存在，从A、B、C点可以看出，离金属间相距离越近，Al元素含量越高，进一步说明高温不稳定相Al11Nd3相发生了分解，生成Al原子，而Al原子发生扩散固溶到α-Mg基体中，并产生浓度梯度。显微组织分析结果表明，在高温等温处理过程中，片状、鱼骨状共晶组织发生分解，转变为细小的颗粒状形貌。针片状Al11Nd3相发生分解，Al-Nd并伴随着团聚长大趋势。Al2Nd相稳定性大于(Mg,Al)2Ca相稳定性，(Mg,Al)2Ca相稳定性大于Al11Nd3相稳定性。

  

(a)as-cast; (b)420℃; (c)450℃; (d)local amplify of 450℃; (e)480℃；(f)510℃图4 铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的扫描组织

2.3 力学性能

铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的典型SEM组织如图4所示。图4中暗灰色组织为基体，灰色组织为三元共晶组织，即α-Mg、(Mg,Al)2Ca相和Mg2Ca相，具有片层组织结构；亮白色组织为金属间相，为Al-Nd相，其中点状组织为Al2Nd相，针片状组织为Al11Nd3相。从图中可以看出，420℃等温处理11 h，三元共晶组织稍有分解，并不明显，与铸态组织基本一致；随着等温处理温度的增加，共晶组织发生分解，由片状组织转变为弥散的细小颗粒状组织，如图4(d)所示。当在510℃等温处理时，共晶组织消失不见，晶内发现有细小针状组织。随着等温处理温度变化，亮白色组织Al11Nd3相由树枝状、针状向棒状组织、短杆状以及颗粒状组织转变，到510℃时，大量出现团聚的现象。这是由于Al11Nd3相在高温等温处理时发生分解所致。这也说明Al-Nd相的热稳定性高于Al-Ca相，Al2Nd相的热稳定性高于Al11Nd3相。刘阳力等人[18]在研究固溶处理对AZG315镁合金显微组织演变规律指出，针状相向棒状和颗粒状转化是由于两种相总表面能的差别引起。除了表面能的因素外，还有热力学因素引起的，Al11Nd3相熔点为1235℃，而Al2Nd相为1460℃，Al2Nd相比Al11Nd3相热稳定性高。

  

图5 铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的硬度值

经不同温度等温处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的典型显微组织如图3所示。由图3可以看出，与铸态组织相比，在420℃等温处理11 h后，Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的金相组织进本没有发生变化。随着等温处理温度升高，合金的铸态枝晶状组织已经完全消失，形成等轴晶组织，并伴随组织长大现象，铸态合金的平均晶粒尺寸为29.4 um，经510℃等温处理后，平均晶粒尺寸为63 um。在高温等温处理过程中共晶组织溶解，同时发生静态再结晶，呈现等轴晶特征，晶界变得非常清晰。在510℃等温处理时，金属间相出现团聚长大的现象。

图7是室温下 Mg-3Al-2Ca-2Nd合金铸态及在480℃等温处理的拉伸断口形貌。从图7(a)中可以明显的看出在断口表面金属间相的存在，并看到较多裂纹存在，如图箭头所指。脆性的Al-Ca和Al-Nd相在受力作用时很难发生塑性变形，并且在脆性金属间相周围存在应力集中，所以，在拉伸载荷作用下，裂纹首先在晶界上金属间相处萌生，扩展。等温处理后，共晶相的溶于α-Mg，同时脆性Al-Ca和Al-Nd相变得均匀，由棒状变成颗粒状，颗粒状使得位错滑移与晶界滑移的阻力减弱，对基体的割裂程度，消除尖端应力大大减小拉伸过程中微裂纹的形成几率，断口出现少许韧窝，从而导致合金抗拉强度和伸长率有所提高。然而，当等温温度过高时(510℃)，合金组织变大，析出相偏聚、长大，从而导致合金抗拉强度和伸长率有所降低。

  

图6 铸态及不同等温温度处理Mg-3Al-2Ca-2Nd合金的拉伸性能

2.4 拉伸断口

式中：柴油机烟气的比热容通过经验公式计算得出［19］，ce1=0.808 kJ/（kg·℃），ρe1=0.627 kg/m3；ce2=0.762 kJ/（kg·℃），ρe2=0.892 kg/m3。

  

图7 Mg-3Al-2Ca-2Nd铸态及合金480℃等温处理的拉伸断口形貌

3 结 论

为了深入的捕获级联故障和边定向下网络特性之间的耦合，本文跟随文献[17]的研究，考虑实际网络中负载分布、节点权值和边方向的典型特征，引入一种基于介数的方法来分配节点负载，构建了一个具有单向边和双向边的随机网络级联故障模型，其中，单向边的方向由三种不同策略确定.在该基于全局负载的级联模型下，探讨了边定向策略对由单一最高负载节点攻击而引发的级联故障的影响.仿真结果表明，边定向方法能够提高Erdös-Rényi(ER)随机网络的鲁棒性.但是，不同的边方向确定策略和单向边比例对随机网络抵制级联故障鲁棒性的影响不大.本研究能为给网络制定合理有效的保护策略提供依据.

在招标时，百安居要全面衡量第三方的网络覆盖能力、运营能力以及服务质量等等。对物流服务商的考核指标：准时到达率、商品完好率、服务态度等进行严格的监控与考核，对于第三方物流造成的货物超时配送以及货损进行严格的处罚机制，多次考核不合格的第三方物流服务商，百安居须即刻结束与其的合作伙伴关系，从而避免由于劣质的客户服务水平给百安居带来的不良影响。

2)在等温处理过程中，Al11Nd3相发生分解，形成新的高温稳定相Al2Nd，Al元素固溶到α-Mg基体中；Al-Ca金属间相由层片状向颗粒状转变；

3)等温处理结果表明，Mg-3Al-2Ca-2Nd合金中Al2Nd相稳定性大于Al-Ca相大于Al11Nd3相。

4)随等温处理温度增加，硬度先增加后降低，在480℃时达到最大值，为66.3HV；抗拉强度和延伸率随等温处理温度的升高先增加后降低，在480℃时达到最大值，分别为144.5MPa和2.7%。

参 考 文 献:

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