Microstructural and Mechanical Evaluation of Rapidly Solidified Mg–Zn–Ca–Mn and Mg–Zn–Ca–Zr Melt‐Spun Alloys
Source abstract
Abstract
This work presents the preparation of Mg–2.0Zn–0.5Ca–0.4Mn (CZM) and Mg–1.8Zn–0.3Ca–0.2Zr (CZZ) alloys using typical casting or melt‐spinning, and each followed by hot extrusion. The as‐cast CZM and CZZ alloys comprise well‐formed α‐Mg grains, characterized by numerous coarse Mg 2 Ca and Mg 6 Zn 3 Ca 2 precipitates, a low solute concentration, and a coarse network of precipitates at the grain boundaries (GBs), together with α‐Mg + Mg 6 Zn 3 Ca 2 and α‐Mg + Mg 2 Ca eutectic structures at the GBs triple junctions. The as‐cast alloy demonstrates a lower tensile strength (224 MPa) compared to the as‐spun alloy (265 MPa) because of these structural characteristics. In comparison, the microstructure of the as‐spun CZM and CZZ samples is distinguished by coarse grains encircled by relatively fine grains, indicative of dynamic recrystallization. The elevated strength of the as‐spun CZM and CZZ alloys is ascribed to robust refinement of grains strengthening, solution strengthening, and a greater density of smaller precipitates contributing to precipitation strengthening. Fracture study indicates that the as‐cast CZM and CZZ alloys exhibit unique ductile dimples, with quasicleavage and cleavage fractures. The fracture characteristics of the as‐spun CZM and CZZ alloys continue to display cleavage planes and ductile dimples.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Magnesium Alloys: Properties and Applications · Aluminum Alloys Composites Properties · Magnesium Oxide Properties and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Department of Materials Science and Engineering Michigan Technological University 1400 Townsend Drive Houghton MI 49931 USA
Department of Biomedical Engineering Michigan Technological University 1400 Townsend Drive Houghton MI 49931 USA
Department of Materials Engineering Na.C., Islamic Azad University Najafabad 81737‐93813 Iran
Funding
National Institute of Nursing Research
References (58)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.jre.2024.06.00510.1016/j.jre.2024.06.005 ↗
2. 10.1007/s10853-025-10713-z10.1007/s10853-025-10713-z ↗
3. 10.1016/j.matchar.2022.11215410.1016/j.matchar.2022.112154 ↗
4. 10.1016/j.vacuum.2019.10915710.1016/j.vacuum.2019.109157 ↗
5. 10.1016/j.msea.2020.13993710.1016/j.msea.2020.139937 ↗
6. 10.1016/j.jma.2020.11.01310.1016/j.jma.2020.11.013 ↗
7. 10.1016/j.biomaterials.2007.12.02110.1016/j.biomaterials.2007.12.021 ↗
8. 10.1016/j.corsci.2014.11.01510.1016/j.corsci.2014.11.015 ↗
9. 10.1016/j.jmst.2013.05.01710.1016/j.jmst.2013.05.017 ↗
10. 10.1016/j.jmst.2020.05.02110.1016/j.jmst.2020.05.021 ↗
11. 10.1016/j.jma.2017.05.00210.1016/j.jma.2017.05.002 ↗
12. 10.1016/j.jallcom.2024.17642110.1016/j.jallcom.2024.176421 ↗
13. 10.1016/j.msea.2021.14092010.1016/j.msea.2021.140920 ↗
14. 10.1016/j.jmrt.2024.07.15410.1016/j.jmrt.2024.07.154 ↗
15. 10.3390/ma1701003010.3390/ma17010030 ↗
16. 10.1016/j.jma.2024.06.02110.1016/j.jma.2024.06.021 ↗
17. 10.1016/j.matlet.2012.10.05110.1016/j.matlet.2012.10.051 ↗
18. 10.1016/j.jma.2025.04.01810.1016/j.jma.2025.04.018 ↗
19. Olsen W. · Trans AIME · 1950 · 188 · 1223
20. 10.1016/j.matchar.2008.09.01010.1016/j.matchar.2008.09.010 ↗
21. 10.1007/BF0264987310.1007/BF02649873 ↗
22. 10.1016/0036-9748(89)90303-710.1016/0036-9748(89)90303-7 ↗
23. 10.1016/j.msea.2016.12.10510.1016/j.msea.2016.12.105 ↗
24. 10.1016/j.ijfatigue.2018.10.01910.1016/j.ijfatigue.2018.10.019 ↗
25. 10.1016/j.msea.2024.14741210.1016/j.msea.2024.147412 ↗
26. 10.1016/j.jmrt.2024.08.00110.1016/j.jmrt.2024.08.001 ↗
27. 10.1016/j.msea.2012.08.01210.1016/j.msea.2012.08.012 ↗
28. 10.1016/j.jma.2024.03.00510.1016/j.jma.2024.03.005 ↗
29. 10.1016/j.msea.2011.01.03710.1016/j.msea.2011.01.037 ↗
30. 10.1016/j.msea.2011.02.03010.1016/j.msea.2011.02.030 ↗
31. 10.1016/j.msea.2016.10.00710.1016/j.msea.2016.10.007 ↗
32. 10.1016/j.msea.2011.11.05010.1016/j.msea.2011.11.050 ↗
33. 10.1016/j.matchar.2024.11438110.1016/j.matchar.2024.114381 ↗
34. 10.1016/j.compositesa.2017.05.01110.1016/j.compositesa.2017.05.011 ↗
35. 10.1016/j.actamat.2004.07.01510.1016/j.actamat.2004.07.015 ↗
36. 10.1016/S0921-5093(01)01297-710.1016/S0921-5093(01)01297-7 ↗
37. 10.1016/j.jmrt.2022.11.00810.1016/j.jmrt.2022.11.008 ↗
38. 10.1016/j.ijplas.2006.03.00510.1016/j.ijplas.2006.03.005 ↗
39. 10.1016/j.jallcom.2023.16966910.1016/j.jallcom.2023.169669 ↗
40. 10.1557/jmr.2017.5510.1557/jmr.2017.55 ↗
41. 10.1016/j.corsci.2012.07.01510.1016/j.corsci.2012.07.015 ↗
42. 10.1016/j.msea.2025.14834710.1016/j.msea.2025.148347 ↗
43. 10.1016/S1003-6326(10)60180-X10.1016/S1003-6326(10)60180-X ↗
44. 10.1016/j.jma.2024.03.00610.1016/j.jma.2024.03.006 ↗
45. 10.1016/j.jallcom.2016.09.01910.1016/j.jallcom.2016.09.019 ↗
46. Reppich B. · Mater. Sci. Technol. · 1993 · 6 · 311
47. 10.1016/j.jma.2021.07.00410.1016/j.jma.2021.07.004 ↗
48. 10.1016/j.mtcomm.2023.10557810.1016/j.mtcomm.2023.105578 ↗
49. 10.1080/21663831.2020.179683610.1080/21663831.2020.1796836 ↗
50. 10.1073/pnas.151719311210.1073/pnas.1517193112 ↗
51. 10.1016/j.matdes.2018.07.03610.1016/j.matdes.2018.07.036 ↗
52. 10.1016/j.scriptamat.2005.12.01710.1016/j.scriptamat.2005.12.017 ↗
53. 10.1002/adem.20200145910.1002/adem.202001459 ↗
54. 10.1002/adem.20220171510.1002/adem.202201715 ↗
55. 10.1002/adem.20240302110.1002/adem.202403021 ↗
56. 10.1002/adem.20220180210.1002/adem.202201802 ↗
57. 10.1002/adem.20240120210.1002/adem.202401202 ↗
58. 10.1002/adem.20240041410.1002/adem.202400414 ↗