本文關(guān)鍵詞：Mg-RE-Zn系鎂合金中LPSO相的調(diào)控及其對(duì)腐蝕行為的影響

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【摘要】：鎂合金是目前最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料,與鋁和鋼相比,鎂由于密度低、質(zhì)量輕而具有明顯的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢。但是,鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V,是工程應(yīng)用中最活潑的金屬,故鎂合金在潮濕的空氣或水溶液中均會(huì)遭受嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕。鎂在空氣中易生成一層很薄的氧化膜(Mg O),該膜疏松多孔,脆性較大,遠(yuǎn)不如鋁及鋁合金的氧化膜致密,因而耐蝕性很差,制約了鎂合金在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。Mg-RE-Zn鎂合金是當(dāng)前鎂合金領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),其主要原因是合金中存在的具有特殊結(jié)構(gòu)的LPSO相可大幅度提高鎂合金的力學(xué)性能,因而有望應(yīng)用于工程領(lǐng)域。但在Mg-RE-Zn鎂合金實(shí)際應(yīng)用前,其較差的耐蝕性都是首要研究和解決的問題。本文選擇Mg-Zn-Y和Mg-Zn-Gd兩種常見的LPSO相鎂合金,并在這兩種合金的基礎(chǔ)上嘗試添加少量的合金元素Sn,通過成分設(shè)計(jì)、熱處理工藝和合金化等對(duì)LPSO相的含量、形貌和分布進(jìn)行調(diào)控,并研究其對(duì)耐腐蝕性能的影響,以期為高強(qiáng)高耐蝕鎂合金的成分設(shè)計(jì)及組織調(diào)控提供參考。在研究LPSO相鎂合金之前,我們分別研究了LPSO相的形成元素Zn、Y和Gd對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的影響。這三種元素與Mg形成的第二相均為陰極相,促進(jìn)微電偶腐蝕。Mg Zn2相的含量對(duì)Mg-Zn合金的耐腐蝕性能的影響并不大。固溶于鎂基體的Y可參與氧化膜的形成,提高M(jìn)g-Y合金的耐蝕性。Gd固溶于鎂基體也能提高M(jìn)g-Gd合金的耐蝕性。但對(duì)于Mg-Gd合金總體來說,其自腐蝕電流密度比純鎂高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。在Mg-Zn-Y合金中,我們?cè)O(shè)計(jì)了鑄態(tài)的Mg(100-7x/3)ZnxY(4x/3)(x=0.6、1、2、3 at.%)合金,并對(duì)Mg95.33Zn2Y2.67合金進(jìn)行了擠壓和熱處理。鑄態(tài)下,合金只有LPSO相,其含量隨Zn、Y含量的增加而增加,該相具有與Mg-Al合金中的β-Mg17Al12相類似的作用,既可作為陰極相加速腐蝕,也可作為腐蝕壁壘阻礙腐蝕。Mg95.33Zn2Y2.67合金中LPSO相的尺寸較大,分布較連續(xù),可阻礙腐蝕。Mg93Zn3Y4合金中的LPSO相含量過高,層狀及塊狀LPSO相連接成片,腐蝕過程中易脫落,使得LPSO相的阻擋作用有所減弱。鑄態(tài)Mg95.33Zn2Y2.67合金經(jīng)熱處理、擠壓和擠壓熱處理后,耐蝕性得到不同程度地提高,而擠壓熱處理可顯著提高合金的耐蝕性。在Mg-Zn-Gd合金中,我們?cè)O(shè)計(jì)了鑄態(tài)的Mg(100-7x/3)ZnxGd(4x/3)(x=0.6、1、2 at.%)合金,并進(jìn)行了不同工藝的熱處理。鑄態(tài)下,合金中只有W相,該相具有與Mg-Al合金中的β-Mg17Al12相類似的作用,既可作為陰極相加速腐蝕,也可作為腐蝕壁壘阻礙腐蝕。熱處理后合金的耐蝕性均得到不同程度地提高,尤其是時(shí)效處理(T6和T6F)后的合金,其耐蝕性分別提高了98.5%(T6)和97%(T6F),主要得益于晶粒內(nèi)部析出的層狀LPSO相。Mg98.6Zn0.6Gd0.8和Mg97.67Zn1Gd1.33合金經(jīng)T6處理后,基體內(nèi)部析出了少量的層狀LPSO相,但都遠(yuǎn)低于Mg95.34Zn2Gd2.66合金中的LPSO相含量,合金的耐蝕性隨LPSO相含量的增加而提高。最后,我們?cè)贛g95.33Zn2Y2.67和Mg95.34Zn2Gd2.66合金的基礎(chǔ)上添加少量的Sn元素。Sn的添加有利于促進(jìn)Mg95.33Zn2Y2.67合金中的LPSO相以層片狀的形式存在,使得腐蝕產(chǎn)物層與LPSO相形成的保護(hù)層更加致密,有效阻礙陽極鎂溶解,耐蝕性得到較大程度地提高。而Sn雖然可促進(jìn)Mg95.34Zn2Gd2.66合金中LPSO相的形成,但Sn同時(shí)與Gd結(jié)合,形成大塊Mg-Zn-Gd-Sn四元相,該相作為陰極相促進(jìn)陰極析氫反應(yīng),降低合金的耐蝕性。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 LPSO相 合金化 顯微組織 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 前言9-10
• 1.2 鎂合金的腐蝕研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 鎂合金腐蝕機(jī)理和腐蝕行為10-13
• 1.2.2 鎂合金腐蝕的分類及特點(diǎn)13-15
• 1.3 合金化影響鎂合金的腐蝕15-18
• 1.3.1 合金元素的影響15-16
• 1.3.2 合金化提高鎂合金耐腐蝕性能的原理16-18
• 1.4 Mg-RE-Zn鎂合金研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4.1 Mg-RE-Zn鎂合金及LPSO相的調(diào)控18-19
• 1.4.2 Mg-RE-Zn LPSO相鎂合金腐蝕行為19-20
• 1.4.3 合金化對(duì)Mg-RE-Zn LPSO相鎂合金的影響20
• 1.5 本文研究目的和主要內(nèi)容20-23
• 1.5.1 研究目的20-21
• 1.5.2 主要內(nèi)容21-23
• 2 元素(Zn、Y、Gd)對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的影響23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程與測試方法23-25
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)過程23-24
• 2.2.2 測試方法24-25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-34
• 2.3.1 Zn對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的影響25-28
• 2.3.2 Y對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的影響28-31
• 2.3.3 Gd對(duì)鎂合金耐腐蝕性能的影響31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-37
• 3 Mg-Zn-Y LPSO相合金腐蝕行為研究37-55
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程與測試方法37-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)過程37-38
• 3.2.2 測試方法38-39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論39-53
• 3.3.1 LPSO相含量對(duì)Mg-Zn-Y合金耐腐蝕性能的影響39-48
• 3.3.2 熱處理和擠壓對(duì)LPSO相的調(diào)控及耐腐蝕性能的影響48-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 4 Mg-Zn-Gd LPSO相合金腐蝕行為研究55-75
• 4.1 引言55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程與測試方法55-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)過程55-56
• 4.2.2 測試方法56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論57-73
• 4.3.1 鑄態(tài)Mg-Zn-Gd合金的腐蝕行為57-59
• 4.3.2 熱處理工藝對(duì)Mg-Zn-Gd合金中LPSO相的調(diào)控及其對(duì)耐腐蝕性能的影響59-71
• 4.3.3 LPSO相含量對(duì)Mg-Zn-Gd合金耐腐蝕性能的影響71-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 5 Sn對(duì)Mg-RE-Zn LPSO相的調(diào)控及腐蝕行為研究75-97
• 5.1 引言75
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過程與測試方法75-77
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)過程75-76
• 5.2.2 測試方法76-77
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論77-95
• 5.3.1 Sn對(duì)純鎂耐腐蝕性能的影響77-88
• 5.3.2 Sn對(duì)Mg-Zn-Y LPSO相合金組織及耐腐蝕性能的影響88-91
• 5.3.3 Sn對(duì)Mg-Zn-Gd LPSO相合金組織及耐腐蝕性能的影響91-95
• 5.4 本章小結(jié)95-97
• 6 結(jié)論97-99
• 致謝99-101
• 參考文獻(xiàn)101-109
• 附錄109
• A．作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文109
• B．作者攻讀碩士學(xué)位期間獲得的獎(jiǎng)勵(lì)109

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1 李陽;Mg-RE-Zn系鎂合金中LPSO相的調(diào)控及其對(duì)腐蝕行為的影響[D];重慶大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：595073