稀土铒、铈改性AZ91镁合金应力腐蚀行为研究

通过金属型浇铸方法制备稀土铒(Er)、铈(Ce)改性AZ91镁合金(AZErCe).采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验、动电位极化测试、X射线光电子谱(XPS)、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)等方法研究Er、Ce对AZ91镁合金显微组织以及在含Cl~-湿大气下应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响.结果表明,稀土Er、Ce添加后,β-Mg_(17)Al_(12)相由不连续网状分布转变为细小的弥散岛状分布,并生成Al_3Er和Al_(11)Ce_3金属间化合物,减少β-Mg_(17)Al_(12)相的体积分数;通过抑制β-Mg_(17)Al_(12)相的阴极作用,提高表面膜的致密性,改善合金抗局部腐蚀性能,阻滞裂纹的萌生、扩展以及弱化氢脆的影响,Er、Ce极大提高了AZ91镁合金的抗应力腐蚀性能,合金的应力腐蚀断口由脆性解理断裂转变为准解理断裂,且断口边缘局部腐蚀程度大大减轻.     

镁合金腐蚀的负差数效应

分析了极化时镁合金表面腐蚀电偶对阳极行为.极化使镁合金腐蚀电对阴极(Mg17Al12)相阳极化是镁合金产生负差数效应的原因.阳极化结果是原阴极β(Mg17Al12)相表面Mg发生溶解,增高了β相表面Al含量,提高了β相的腐蚀电位;上述两种作用增大了Mg的溶出量,导致负差数效应.     

固溶处理对AZ91D镁合金时效态微观组织和性能的影响

以AZ91D镁合金为研究对象,研究了固溶处理对后期时效处理效果的影响.结果表明:415℃固溶处理5h后,铸态AZ91D镁合金中分布在晶界处的网状脆性相β-Mg_(17)A_(12)基本全部溶入基体相α-Mg中.后续时效期间沉淀相β-Mg_(17)A_(12)主要在晶界处不连续析出细小条状晶;而在晶内则连续析出颗粒状或短棒状晶.固溶时效处理后析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸较铸态时大幅减小.晶内析出的β-Mg_(17)A_(12)相尺寸和间距小于400nm时,对提高合金力学性能的贡献很大.拉伸断口上撕裂片越大、解理台阶越多,则晶内析出β-Mg_(17)A_(12)相的尺寸越小、数量越多、分布越弥散,极有利于大幅提高合金的力学性能.415℃固溶处理10、24h后再经200℃时效处理16h,合金的抗拉强度出现2个峰值,较铸态时分别提高22.2%、34%,硬度提高了35.8%、34.7%.     

激光功率对AZ91HP镁合金熔凝层组织和性能影响

为提高镁合金表面耐磨蚀性,开展了真空条件下AZ91HP镁合金CO2激光熔凝处理.固定扫描速度下通过改变激光功率,分析讨论了激光功率对熔凝层组织和性能的影响.研究结果表明,随激光功率增加,硬质相β-Mg17Al12含量逐渐增加,熔凝层枝晶逐渐粗化,枝晶变长;由于枝晶细化和硬质相β-Mg17Al12的综合作用,熔凝层在激光功率为3 kW时具有较高的硬度,较好的耐磨性;熔凝层耐蚀性随功率增加而提高.     

β-Mg17Al12相含量对AZ91镁合金腐蚀行为的影响

采用不同的时效工艺制备不同β-Mg17Al12相含量的AZ91镁合金.通过在重量百分比为3.5%的NaCl水溶液静态浸泡腐蚀实验研究β相对镁合金腐蚀行为的影响,通过腐蚀形貌、腐蚀失重率及电化学腐蚀电流、电位等进行验证实验.结果表明AZ91镁合金的腐蚀过程主要分为α-Mg的溶解、微电偶腐蚀、Mg(OH)2钝化膜的形成及β...     

锑对镁空气电池阳极性能的影响

为了探索放电性能更好的镁空气电池阳极,制备了3种镁合金,分别为Mg-6％Al-1％Zn,Mg-6％Al-5％Pb-1％Zn和Mg-6％Al-5％Pb-1％Zn-0.5％Sb,与工业空气阴极、NaCl溶液组成镁空气电池.利用X射线衍射、扫描电镜、电化学工作站和蓝电测试系统,检测镁合金阳极的微观组织和电化学性能.结果表明:在镁合金中加入质量分数为0.5％的Sb后,晶粒尺寸明显减小,第二相 β-Mg17 Al12细化,腐蚀电位负移,腐蚀电流密度减小.Sb元素明显减少了合金的析氢反应,提高了镁阳极的放电电压,使放电产物更容易从合金表面脱落.     

固溶处理对Mg-6Al-5Pb-1Zn-0.3Mn阳极组织和性能的影响

为了改善铸态Mg-6Al-5Pb-1Zn-0.3Mn(质量分数,%)阳极的加工性能,对其进行固溶退火处理。采用浸泡法、恒电流和动电位极化扫描法及电化学阻抗法,研究不同固溶时间对其在3.5%(质量分数)NaCl中自腐蚀和电化学行为的影响;采用光学显微镜、扫描电镜对其显微组织和腐蚀形貌进行观察。研究结果表明:经400℃固溶24h,粗大的β-Mg17Al12相完全回溶于基体中,枝晶偏析基本消除;与铸态合金相比,晶界附近富Al区的消失使得固溶态合金耐蚀性能降低,晶体缺陷的减少使得放电性能变差;随着固溶时间延长,阴极β-Mg17Al12相的减少使得合金耐蚀性能提高,合金元素固溶度的增大使得合金放电性能提高;在放电过程中,放电产物层不断脱落,维持了镁合金阳极的放电活性。     

Al,Ca元素对镁合金显微组织及蠕变性能的影响

研究了不同含量Al,Ca元素对镁合金显微组织及蠕变性能的影响.能谱分析(XEDS)、金相显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察表明,Al是镁合金中β相的组成元素,镁合金中晶界处β相Mg17Al12随Al含量的增加而增加,呈网状分布的Mg17Al12相分布越均匀加入碱土元素Ca后Mg17Al12转化为Al2Ca,强化相颗粒Al2Ca有效地阻滞了位错沿晶界的攀移和滑移,提高了镁合金的高温抗蠕变性能.     

高压固溶处理对AZ91D铸造镁合金组织的影响

采用高压设备对AZ91D铸造镁合金进行高压固溶处理,研究高压固溶处理对AZ91D铸造镁合金组织的影响。研究结果表明,高压固溶处理可显著细化AZ91D铸造镁合金的晶粒,平均晶粒尺寸为58μm。同时,在晶粒内部,可见互相平行或交叉的孪晶,孪晶的厚度为1~5μm。高压固溶处理后的组织仍由α-Mg和β-Mg17Al12相组成,但是β-Mg17Al12相主要是以颗粒状分布于晶界。     

快速凝固工艺对AZ91HP镁合金腐蚀性能的影响

通过铜模铸造制备快速凝固的AZ91HP镁合金.利用失重法及动电位极化曲线研究了常规铸造AZ91HP和快速凝固AZ91HP镁合金样品在NaCl腐蚀介质中的耐腐蚀性能;通过金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及X射线衍射（XRD）分析了腐蚀后合金微观组织及相结构.结果表明,快速凝固的AZ91HP镁合金具有更好的耐腐蚀性能.其主要原因是经快速凝固工艺后：①β-Mg17Al12相近似连续地分布于细小的α-Mg晶界上;②合金的元素分布更加均匀;③合金显微缩松减少.     

La含量对AZ91镁合金耐蚀性能的影响

利用失重法和动电位极化法研究了添加La(w(La)=0%～0.65%)的AZ91合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为,用SEM、EDS、XRD的表征结果分析La对AZ91镁合金腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀电位及腐蚀电流的影响,并探讨其作用机理。结果表明,静态失重实验中,随La含量的增加,AZ91镁合金的腐蚀速率明显降低;电化学实验中,随La含量的增加,镁合金的腐蚀电位提高,腐蚀电流降低;当La的质量分数为0.16%时,AZ91镁合金的耐蚀性能最好,其腐蚀速率从8mg/(cm2.d)降低到2 mg/(cm2.d),腐蚀电位由-1.400 V提高至-1.328 V,腐蚀电流由0.527 mA降低到0.014 mA。La的加入对AZ91镁合金耐蚀性的机理是:La可使晶粒细化,改变β相的形貌,形成了强化相,并提高基体的电极电位,从而提高AZ91镁合金的耐蚀性能。     

挤压及T5处理对Mg-Zn-Zr-Cu-Ca镁合金组织性能的影响

对新型Mg-6Zn-0.6Zr-0.5Cu-0.5Ca铸造镁合金进行挤压形变,研究了挤压及T5时效处理对合金组织性能的影响.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏显微硬度计、电化学工作站表征分析了合金的组织形貌、物相组成、显微硬度及腐蚀速率.结果表明:热挤压使铸态镁合金发生了动态再结晶,晶粒破碎,析出相明显细化并呈弥散分布,主要物相为α-Mg、Mg Zn2、Mg Zn Cu、以及Mg2Ca相.T5时效处理使挤压态镁合金发生静态再结晶,随着时效时间的延长,析出相先细化后长大,当时效时间为12 h时组织最为致密均匀.铸态和原始挤压态试样的显微硬度值分别为72.94 HV0.1和76.4 HV0.1,随着T5时效处理的进行,合金显微硬度值呈先增后减的趋势,当时效时间为12 h时达到峰值(80.53 HV0.1).电化学测试结果表明,T5时效处理可有效降低镁合金的腐蚀速率,从而提高其耐蚀性.     

可溶性镁合金的制备及其性能

针对传统可溶性压裂球材质存在的缺点,采用铸造法制备性能优异的可溶性镁合金,系统研究了铝含量对可溶性镁合金组织、溶解性能及力学性能的影响.结果表明:可溶性镁合金组织由α-Mg和β-Mg17 Al12相组成,随着铝含量的增多,组织中β-Mg17 Al12相数量增多,呈连续网状分布于α相晶界处,并且α晶粒也变得粗大.可溶性镁合金在氯化钾(KCl)溶液中可自行溶解,且随KCl浓度的升高,溶解速率变大,在质量分数为3％的KCl中溶解性能最佳.随着铝含量的增加,可溶性镁合金的溶解速率变大,室温下溶解速率最高可达7.42 mg·h-1·cm-2.溶解产物粒度分析结果显示,中值粒径D50为38.691μm,溶解产物物相为Mg17 Al12和Mg(OH)2.可溶性镁合金的抗压强度最高可达430 MPa,变形量为3.0％时试样断裂,随着铝含量的增加,可溶性镁合金的塑性降低.     

Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和高温蠕变性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和高温蠕变试验机等实验手段研究了碱土元素Ca,Sr对AM80镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:在AM80合金中复合添加0.2%Sr和0.5%~2.5%Ca,Ca、Sr元素可逐步细化合金的铸态组织,Ca原子与Al原子优先结合在晶界处生成了高熔点相Al2Ca,抑制了低熔点相-βMg17Al12的形成.AM80合金在高温蠕变过程中,-βMg17Al12相在晶界处存在连续析出和非连续析出2种形式.-βMg17Al12相非连续析出并且垂直于晶界,造成合金蠕变性能较差.当在合金中复合添加Ca,Sr后,高熔点相Al2Ca是主要的晶界强化相,替代低熔点的-βMg17Al12相,从而减少-βMg17Al12相的非连续析出,抑制了晶界滑动,改善了合金的高温蠕变性能.当Ca质量分数增加到2.5%时,合金的高温蠕变性能最优.     

热处理对压铸AZ91D镁合金的组织及腐蚀行为的影响

采用金相显微镜、XRD、SEM、极化曲线以及盐雾腐蚀实验等方法对压铸、固溶(T4)及人工时效(T6)AZ91D镁合金样品的组织结构演变及腐蚀行为进行了研究。结果表明,薄壁压铸AZ91D镁合金在415℃下保温6h后,β-Mg17Al12相完全溶解;200℃人工时效2h后β相首先在晶界处析出,且随着时效时间的延长,析出相逐渐增多;T4样品由于β相的溶解导致其耐腐蚀性最好,仅在局部形成微小的腐蚀点,T6样品由于微电池腐蚀效应导致其耐腐蚀性最差,而且随时效时间延长,耐腐蚀性逐渐降低。     

Sn对Mg-Al-Sn-Zn系海水电池用镁阳极材料组织及电化学性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜和结合能谱仪研究了Sn对镁阳极材料显微组织、相结构、表面形貌及成分分布的影响;并通过恒电流法、动电位极化法和排水集气法等研究了该镁合金的腐蚀行为和电化学性能.结果表明:合金元素Sn的加入可以抑制棒状β-Mg17Al12相沿晶界析出,随着Sn含量的增大,颗粒相Mg2Sn增多;均匀化处理使大部分β-Mg17Al12相溶解,而残留Mg2Sn未溶相.Sn的加入可以提高镁合金自腐蚀电位和析氢率,当Sn质量分数为1%时镁合金阳极的放电电压和电流效率最大.析氢率随电流密度的增大而增大,当电流密度为20mA.cm-2时电流效率最高,可达82.28%.腐蚀产物主要成分为MgO和Al2O3,且疏松,易脱落,使镁合金阳极的工作电位负而且稳定,可促进电池反应深入进行.     

热处理工艺对AZ80镁合金显微组织的影响

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析手段研究了固溶时效及退火工艺对AZ80铸造镁合金显微组织的影响。结果表明,固溶处理可获得单相α-Mg固溶体组织;在随后的时效处理中β-Mg17Al12相以连续析出和不连续析出两种方式重新析出;在退火处理的缓慢冷却过程中β-Mg17Al12相以层片状形式析出;退火后的球化处理使层片状β-Mg17Al12相通过自身溶断的方式获得均匀细小的球状β-Mg17Al12相。     

固溶处理对AP65镁合金阳极放电活性的影响

采用熔炼铸造法制备AP65镁合金阳极材料,采用扫描电镜(SEM)结合能谱分析(ESA)研究不同状态下试样的显微组织和腐蚀形貌,采用X线衍射仪(XRD)分析不同状态下试样的相结构,采用动电位极化扫描法、恒电流氧化法和交流阻抗法研究不同状态下试样在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。研究结果表明:铸态试样在晶界处存在不连续分布的第二相Mg17Al12,该第二相能增强试样的耐蚀性,但导致试样局部腐蚀严重且放电活性较弱;经400℃固溶24 h后第二相溶解,试样的耐蚀性减小,腐蚀相对铸态试样均匀且放电活性增强。     

复合添加Nd与B对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

研究了复合添加Nd和B对AZ91镁合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,复合添加B和Nd明显细化了α-Mg和β-Mg₁₇Al₁₂相。晶粒细化主要源自于AlB₂相作为α-Mg的异质形核衬底,添加的Nd细化了β-Mg₁₇Al₁₂相。扫描电镜分析表明,Al₂Nd和Mg₁₂Nd主要分布在晶界上,并且对合金力学性能起到了重要的促进作用。由于晶粒细化及热稳定相Al₂Nd和Mg₁₂Nd的存在,AZ91镁合金的常温力学性能得到大大改善。     

添加Zn对5083铝合金组织和腐蚀性能的影响

通过铸锭冶金法制备5083铝合金、加0.7％Zn(质量分数)5083铝合金、β(Al3Mg2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相,对添加Zn和未添加Zn的5083合金进行冷轧180℃,2h退火处理后,利用剥落腐蚀测试、极化曲线测定和透射电镜研究少量Zn对冷轧退火后5083铝合金组织和腐蚀性能的影响,并通过电化学测试研究β相、τ相与α(Al)的电化学特征.研究结果表明:退火后不含Zn的合金中杆状的β相在晶界连续分布,合金的剥落腐蚀等级为EA,腐蚀电位为-0.651V.而加入0.7％Zn的合金在相同状态下,τ相部分取代了β相,且其主要呈球状,在晶界、晶内不连续分布,合金的剥落腐蚀等级为PB,腐蚀电位为-0.54 V.加少量Zn明显提高5083合金的耐蚀性.测得β相的腐蚀电位(-1.085V)比α(Al)的腐蚀电位(-0.812 V)低,而τ相的腐蚀电位(-0.813V)与α(Al)的腐蚀电位基本相同,τ相的形成缩小第二相与铝基体的电位差,优化合金的耐腐蚀性能.