稀土阻燃镁合金的研究

【摘要】： 镁合金是比重最轻的结构材料，具有高的比强度、比刚度和良好的磁屏蔽性、阻尼性、切削加工性等优点。但由于镁的化学性质活泼，非常容易氧化、燃烧，导致镁合金无法在大气条件下直接进行熔炼和浇注。氧化燃烧现象一直困扰着镁合金的生产，严重地阻碍了镁合金产品的大规模应用。目前一般采用熔剂覆盖法和气体保护法熔炼生产镁合金，或采用半固态射铸成形工艺以降低作业温度，但都存在着不少缺点。通过合金化的方法来达到阻燃的目的将是镁合金研究的发展方向。 本课题采用合金化的方法来提高镁合金的抗氧化性能。针对目前广泛应用的ZM5镁合金，通过添加稀土镧、铈和混合稀土，在镁合金液面上形成一层结构致密并且具有耐久性的保护膜，阻止氧气的进一步侵入和镁蒸气的向外挥发，不再产生镁的剧烈氧化燃烧现象。 考察了分别加入镧、铈和混合稀土以及不同加入方式和不同加入量对ZM5镁合金起燃温度的影响，同时还考查了微量铍对含混合稀土的ZM5镁合金起燃温度的影响。研究了镁合金中加入稀土的阻燃机理以及对机械性能的影响。实验发现，混合稀土能明显提高ZM5镁合金的起燃温度。当混合稀土加入量为0.12%时，阻燃效果最好，提高起燃温度达到149℃。加入微量的铍能进一步提高含混合稀土的阻燃镁合金的起燃温度。 通过研究，了解了镁合金氧化的过程以及氧化膜的组成，对合金高温氧化有了更清晰的认识。对于其它需要抗氧化的金属或合金的抗氧化研究可以起到指导、借鉴作用。同时，由于对镁合金的需求日益广泛，合金化阻燃可以大大提高镁合金的生产效率，减少环境污染，降低生产成本，使镁合金的应用更加广泛。 稀土阻燃镁合金的研究，将大大促进我国镁合金的生产和应用，促进镁合金工业的发展。对于我国正在逐步采用镁合金的汽车、摩托车和电子等行业也将产生极大的推动作用。同时也将为我国稀土金属材料的开发和应用提供广阔的前景，从而可以充分开发利用我国丰富的稀土资源。