近日，材料科学领域一区期刊《Journal of Materials Research and Technology》发表了重庆大学研究团队关于增压压力对高压压铸AE81镁合金微观组织和力学性能的影响的研究成果。第一作者为重庆大学博士生谢何聪，通讯作者为重庆大学蒋斌教授、宋江凤老师。该成果利用微旷科技显微CT，对高压压铸AE81镁合金的缺陷分布进行了定量表征。

论文标题: “Effect of intensification casting pressure on microstructure and mechanical properties of high pressure die casting AE81 magnesium alloy”（增压压力对高压压铸AE81镁合金微观组织和力学性能的影响）

在本研究中，AE81镁合金使用冷室压铸机熔化并加工成HPDC产品。在完整的拉伸棒样品中，选择了一个尺寸为Ø6.4 × 4 mm的圆柱形样品（见图 1b），并利用微旷科技的X射线显微CT进行扫描，以分析其孔隙的分布。本实验中，图像分辨率为4 μm，电压为50 kV。获得实验数据后，通过图像处理软件生成孔隙的完整3D形态和统计数据。

图1. （a）HPDC 产品，（b）RT 拉伸试样尺寸，以及（c）用于微观结构分析的区域。

通过显微CT扫描，可以获得HPDC AE81镁合金中孔隙的三维微观结构，如图2所示。在计算HPDC样品中所有孔隙的球形度时，我们发现95%以上的气孔和收缩孔的球度值大于0.5。相比之下，净收缩和岛状缩松的球形度相对较低。此外，与收缩孔隙和净收缩孔隙相比，95%以上的气体孔隙和岛状缩松孔隙的体积明显较小，均小于64,000 μm3。

图2. A1合金典型缺陷的扫描电镜形态和三维形态：（a）扫描电镜显微组织，（b）HPDC AE81 镁合金孔隙的三维形态，（c）净收缩，（d）收缩孔，（e）岛状缩松，（f）气孔。

图3展示了在四种增压下制备的HPDC AE81镁合金的孔隙三维分布与形貌特征。第二、三和四列分别是首列标记区域的放大图。如图6a-d所示，在15 MPa的增压下，合金中的孔隙主要由大尺寸网状缩松、气缩孔、岛状缩松和气孔组成。随着增压的增加，孔隙从初期较大缩松孔逐渐转变为较小的气孔和岛状缩松孔，且孔隙数量明显减少。相比之下，四种孔隙的数量都明显减少，平均体积也逐渐缩小。特别是在增压为30 MPa时，合金样品中没有观察到网状缩松和气缩孔，这表明提高增压有利于减少缩松和气孔的数量。

图3. 不同增压下合金孔隙的三维形貌：（a–d） 15 MPa、（e–h） 20 MPa、（i–l） 25 MPa 和 （m–p） 30 MPa。

合金中最大的孔隙通常具有较低的球形度和复杂的形貌，对合金的力学性能影响最为显著。图4展示了从四种不同的合金样品中提取的最大孔隙形貌。很明显，A1样品中的孔隙最大，等效球形直径为123.4 μm，球形度为0.30。相比之下，A4样品的最大孔隙直径为43.9 μm，球形度为0.68。A4样品的等效球径较小，球形度较高，表明应力集中的可能性较低。因此，A1合金中最大的孔隙严重影响了其力学性能。在拉伸测试过程中，裂纹主要在球度较低的较大孔隙附近产生，然后沿晶界扩展。这种典型的晶间断裂通常会导致UTS和EL值降低。相比之下，A4合金主要含有较小的孔隙，因此塑性更好。

图4. 四种合金样品中最大孔隙形貌：（a） 15 MPa、（b） 20 MPa、（c） 25 MPa 和 （d） 30 MPa。

(3) 发现HPDC AE81镁合金的力学性能受ESCs和孔隙分布的强烈影响，呈负相关。较低的ESCs面积分数和孔隙体积分数通常会导致HPDC AE81镁合金具有优异的室温力学性能。

原始文献：

Xie H, Li Y, Song J, et al. Effect of intensification casting pressure on microstructure and mechanical properties of high pressure die casting AE81 magnesium alloy[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2025.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.05.145