【摘要】：WZ(Mg-Y-Zn)系鎂合金是目前鎂合金應(yīng)用領(lǐng)域備受關(guān)注的一種合金系,針對WZ系鎂合金的研究工作具有重大的理論及實(shí)踐意義。本文基于Mg-4Y合金,研究了Zn含量對Mg-Y-Zn合金的影響。并就固溶時間、固溶溫度以及時效方式等不同工藝對Mg-4Y-xZn合金組織性能的影響進(jìn)行了分析。鑄態(tài)合金研究結(jié)果表明,當(dāng)Zn含量為1wt.%時,合金三元相為X相(Mg_(12)ZnY),X相表現(xiàn)為沿晶界分布的板條狀特征;而當(dāng)Zn含量上升到2wt.%時,合金三元相仍為X相,但X相以針狀結(jié)構(gòu)沿晶界分布;當(dāng)Zn含量上升到3wt.%時,合金中出現(xiàn)新的三元相——W相(Mg_3Zn_2Y_2),W相偏聚于晶界三角結(jié)合處,呈短棒狀。隨著Zn含量繼續(xù)增加,達(dá)到4wt.%時,合金X相消失,晶界三角結(jié)合處的W相結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)。隨著Zn含量的增加,合金硬度不斷增加。合金室溫和高溫抗拉強(qiáng)度和延伸率的首先隨Zn含量的從1%增加到3%而增加,然后當(dāng)Zn含量達(dá)4%時下降。而當(dāng)鋅含量的從1%增加到2%,合金的斷裂機(jī)理由解理斷裂向準(zhǔn)解理斷裂變化,然后當(dāng)Zn含量達(dá)到4%斷裂機(jī)理重新變成解理斷裂。隨著Zn含量上升,合金腐蝕速率先上升后下降,3%鋅時腐蝕速率最大。當(dāng)浸泡時間延長到16h時,合金的耐蝕性逐漸上升,浸泡16h時,WZ43表現(xiàn)出最好的耐蝕性能。T4處理后,合金三元相發(fā)生了明顯變化。隨著固溶處理溫度和時間的變化,當(dāng)達(dá)到最佳最佳固溶溫度以及固溶時間時,W相逐漸消失,但對于WZ41、WZ42、WZ43合金,仍有部分長周期有序相(LPSO)沒有完全固溶,沿晶界分布。同時,固溶處理使合金中18R型LPSO相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?4H結(jié)構(gòu)。固溶處理后,合金強(qiáng)度中,WZ41、WZ42、WZ43、WZ44強(qiáng)度均有所提高,合金的硬度降低,四種合金的塑性顯著增加,WZ42合金表現(xiàn)出最好的強(qiáng)度。固溶處理后,合金腐蝕速率單純隨Zn含量上升而下降,而浸泡8h后合金耐蝕性隨著Zn含量上升而上升。時效態(tài)Mg-Y-Zn合金的顯微組織由α-Mg+MgZn+Mg_(24)Y_5組成,此外還有部分固溶過程中未溶的LPSO相。時效處理后,合金硬度峰值較鑄態(tài)和固溶態(tài)有所上升,合金最優(yōu)時效處理工藝為200°C×12h。同時強(qiáng)度也較較鑄態(tài)和固溶態(tài)有了極大提升。而合金塑性相較于固溶態(tài)略有下降。T6處理后,合金腐蝕速率先隨Zn含量上升而下降,當(dāng)Zn含量達(dá)到4%時,腐蝕速度又上升,WZ43表現(xiàn)出最小的腐蝕速度。而8h浸泡后EIS擬合結(jié)果表明,合金耐蝕性隨著Zn含量上升而下降。
【圖文】：

Mg-4Y-xZn 合金組織與力學(xué)、耐蝕性能的研究表 1. 1 鎂主要性質(zhì)性質(zhì) 數(shù)值 性質(zhì) 數(shù)值原子序數(shù) 12 汽化潛熱/kJ·kg-15150~5400原子價 2 磁化率 ψ/10-1mks 6.27~6.32相對原子量 24.3050 273K 電導(dǎo)率/106(Ω·m)-123原子直徑/nm 0.32 熔化潛熱/ kJ·kg-1360~377原子體積/cm3·mol-114 標(biāo)準(zhǔn)電極電位/V -2.37熔點(diǎn)/K 923±1 電化當(dāng)量/g·(A·h)-1-沸點(diǎn)/K 1380±3 電阻率/ρ·(nΩ·m)-147密度（室溫）/g·cm-31.738 熱導(dǎo)率/W·(cm·K)-11.57再結(jié)晶溫度/K 423 液體表面張力（681℃）/N·m-10.563（a） （b）（c）（d）

Mg-4Y-xZn 合金組織與力學(xué)、耐蝕性能的研究（1）自然氧化（Galvanic Corrosion）由于鎂的性質(zhì)極其活潑，將鎂及其合金至于空氣中，很容易發(fā)生自然氧化，其生成的氧膜又被稱為腐蝕產(chǎn)物膜。這種氧化膜的結(jié)構(gòu)可分為 3 層，其結(jié)構(gòu)如圖 1.3所示：厚度約 2μm 小塊片狀結(jié)構(gòu)，中間層是厚度為 20~40nm 的致密層，第三層是厚度約為 0.4~0.6μm 的蜂窩狀構(gòu)層[1, 64]。鎂合金氧化膜 PBR（pilling-bedworth ratio，，氧化物體積與形成該氧化物所消耗的金屬的積比）只有 0.81，小于 1，氧化膜內(nèi)部張應(yīng)力較大，容易發(fā)生破裂，致密性差，使得鎂基體暴于大氣中，與空氣中的水和氧氣反應(yīng)，保護(hù)效果微弱。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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7 龍思遠(yuǎn);徐紹勇;查吉利;曹韓學(xué);劉波;蔡軍;馬季;;鎂合金應(yīng)用與汽車節(jié)能減排[J];資源再生;2011年03期

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本文編號：2684919