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Ce、Nd、Sr对AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响

徐萍  
【摘要】:由于镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼性能好以及电磁屏蔽等优点,使其在汽车、电子等领域得到越来越广泛的应用,但耐腐蚀性能差的缺点严重阻碍了其作为结构材料的进一步推广使用。本文以目前使用最广泛的AZ91镁合金为研究对象,分别添加不同含量的稀土元素Ce、Nd和碱土元素Sr,研究了三种元素对AZ91镁合金微观组织和腐蚀性能的影响。 利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针、差热分析仪、X射线衍射仪等手段分析了Ce、Nd和Sr对AZ91合金显微组织的影响。结果表明:三种元素都具有细化AZ91镁合金铸态晶粒的作用,并且在组织中出现了杆状、针状和粒状的Al_4Ce、Al_3Nd和Al_4Sr新相。在本试验条件下(各元素加入量均为0.2%~0.8%),发现分别加入0.8%Ce、0.5%Nd、0.5%Sr对AZ91合金的晶粒细化效果最好。经410℃固溶处理后,β相几乎全部溶入α-Mg基体中,由于新相具有较高的热稳定性,所以不溶于α-Mg基体。再经时效处理后,β相又从α-Mg基体中析出,但在含有稀土元素的合金中,其析出量明显减少。稀土元素Ce、Nd对AZ91合金的细化机理可归结为成分过冷,而碱土元素Sr的细化机理可能是降低了合金的过冷度所致。 利用失重法、极化曲线法和X射线衍射仪等手段研究了含Ce、Nd和Sr的AZ91镁合金在NaCl溶液中的腐蚀规律和腐蚀机理。结果表明,稀土元素Ce和Nd对AZ91合金的耐腐蚀性能有较强的改善作用,而碱土元素Sr在含量较少时恶化了合金的耐腐蚀性能,在含量较多时有助于腐蚀性能的改善。另外,T6热处理也有助于提高合金的耐腐蚀性能。在本试验条件下,加入0.8%Ce和0.5%Nd对提高其耐腐蚀性能最有效。 探讨了显微组织与腐蚀性能之间的关系。研究发现,一方面,α晶粒尺寸越细小,内部成分越均匀,越有利于改善合金的耐腐蚀性能;另一方面,β相由块状变为网状或弥散分布,也有利于进一步改善合金的耐腐蚀性能。此外,稀土改善耐腐蚀性能的原因可能是减少了有效阴极相Mg_(17)Al_(12)的数量和新相具有耐蚀性以及提高了合金的腐蚀电位,而碱土元素则降低了合金的腐蚀电位。


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