微量Zn及热处理对AM60-2%RE镁合金组织与性能的影响

发布时间：2018-10-10 17:40

【摘要】：镁合金具有比重轻,比强度和比刚度高,阻尼减震和电磁屏蔽性能好等一系列优点,已成为航空航天、汽车、电讯等行业的实现轻量化的最为理想的金属结构材料,然而较低的耐蚀和力学性能限制了其应用发展。AM系镁合金是目前广泛应用的镁合金材料,如何提升其力学和耐蚀性能成为急需解决的关键问题。本论文以AM60-2%RE镁合金为基材料,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带能谱(EDS)、拉伸试验、冲击试验、电化学极化曲线测试及电化学阻抗谱测试等多种现代分析测试手段,研究了微量Zn及热处理对AM60-2%RE镁合金组织与性能的影响。在铸态AM60-2%RE合金中加入微量Zn后,组织均由α-Mg、Al4RE、Al11RE3、以及少量Mg17Al12和Al3Mn组成,但Al4RE和Al11RE3相数量随Zn含量的增加而增多,沿晶界呈断续状分布。合金中加入微量的Zn主要固溶在α-Mg基体中,未与合金中其他元素反应形成新相。随着Zn含量的增加,铸态实验合金的室温抗拉强度和硬度显著上升,冲击韧性、延伸率和热扩散系数显著下降。与0.2%Zn含量合金相比,Zn含量为0.8%时,合金的抗拉强度和硬度增加至185 MPa和62 HV,分别提高了10.3%和8.7%,冲击韧性、延伸率和热扩散系数降至15J·cm-2、6.2%和33.11 mm2·s-1,分别降低了25%、27.9%和14.5%。添加微量Zn后,铸态AM60-2%RE合金的腐蚀电流密度显著降低,自腐蚀电位正移,合金的电荷转移电阻Rct和感抗RL值增大,腐蚀产物致密性提高,耐腐蚀能力显著改善。Zn含量增至0.8%时,合金的腐蚀为0.405 mg·cm-2·d-1,降低至Zn含量为0.2%时的36%。与铸态AM60-2%RE+x%Zn合金相比,420℃/3 h+560℃/8 h固溶处理后,合金的力学性能和耐腐蚀性能显著改善。固溶态AM60-2%RE+x%Zn合金的显微组织均由α-Mg、Al4RE、Al11RE3以及少量Al3Mn组成。随着Zn含量的增加,固溶态实验合金的室温抗拉强度、硬度、冲击韧性和延伸率均显著上升,但热扩散系数显著下降。Zn含量增至0.8%时,合金的抗拉强度增为230 MPa,硬度增为54.4 HV,冲击韧性增为27 J·cm-2,延伸率增为13.7%,与0.2%Zn含量相比,分别提高了16.2%、3%、25.6%和13.2%,合金的热扩散系数下降至20.495 mm2·s-1,下降了19.8%。添加微量Zn后,固溶态AM60-2%RE合金的腐蚀电流密度显著降低,自腐蚀电位正移,合金的电荷转移电阻Rct和感抗RL值增大,腐蚀产物致密性提高,耐腐蚀能力显著改善。Zn含量增至0.8%时,合金的腐蚀速率仅为0.113 mg·cm-2·d-1,降低至Zn含量为0.2%时的26%。固溶态AM60-2%RE+x%Zn合金经220℃/14 h时效处理后,合金的力学性能进一步提高,但耐腐蚀性能下降。固溶时效态AM60-2%RE+x%Zn合金的显微组织均由α-Mg、Al4RE、Al11RE3、以及少量β-Mg17Al12和Al3Mn相组成。固溶时效处理后,合金中微量的Zn主要固溶在合金基体中,并没有析出含Zn的第二相。随着Zn含量增加,固溶时效态AM60-2%RE合金的室温抗拉强度和硬度显著提高,冲击韧性、延伸率和热扩散系数著下降。与0.2%Zn含量合金相比,Zn含量增至0.8%时,合金的抗拉强度增为240 MPa,硬度增为68 HV,分别提高了11.6%与13.3%;冲击韧性、延伸率和热扩散系数降为11 J·cm-2、6%和41.555 mm2·s-1,分别降低了26.8%、35.3%和8.1%。添加Zn后,固溶时效态AM60-2%RE合金的腐蚀电流密度降低,自腐蚀电位正移,合金的电荷转移电阻Rct、膜电阻Rf和感抗RL值增大,腐蚀产物致密性提高,耐腐蚀能力提高。Zn含量增至0.8%时,合金的腐蚀速率为0.974 mg·cm-2·d-1,降低至Zn含量为0.2%时的51.9%。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;TG166.4

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张耀丹;;镁合金在汽车上的应用及发展前景[J];汽车实用技术;2015年09期

2 李传福;李艳芳;;生物医用镁合金材料的应用及抗腐蚀性研究进展[J];轻工科技;2015年04期

3 姚灿;郭芳琼;;铸造镁合金在先进航空发动机上的应用[J];装备制造技术;2015年01期

4 杨淼;刘耀辉;刘家安;宋雨来;;Corrosion and mechanical properties of AM50 magnesium alloy after being modified by 1 wt.% rare earth element gadolinium[J];Journal of Rare Earths;2014年06期

5 孙蓓;杨淼;张志义;姜树祥;;固溶冷却方式对AM50镁合金组织和耐蚀性能的影响[J];金属热处理;2014年05期

6 曹j;刘文才;李中权;吴国华;肖旅;王少华;丁文江;;热处理对砂型铸造Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金微观组织和力学性能的影响（英文）[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年03期

7 张丁非;谌夏;潘复生;蒋璐瑶;胡光山;余大亮;;稀土元素对镁合金力学性能影响的研究进展[J];功能材料;2014年05期

8 王颖东;吴国华;刘文才;庞松;张扬;丁文江;;热处理对铸态Mg-4.2Zn-1.5RE-0.7Zr镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年12期

9 王勇;周红;乔丽英;宋长江;;Ca含量对ZM61组织及模拟体液中腐蚀行为的影响[J];材料工程;2013年06期

10 何红升;;固溶时效AM60B镁合金显微组织与力学性能研究[J];铸造技术;2013年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 马作坡;;镁合金在汽车上的应用[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 袁家伟;高导热Mg-Zn-Mn合金及其性能研究[D];北京有色金属研究总院;2013年

2 刘宗源;大功率LED封装设计与制造的关键问题研究[D];华中科技大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 王昱超;真空蒸馏法制备高纯镁的研究[D];昆明理工大学;2014年

2 杨刚;钙对AE系耐热镁合金凝固行为的影响[D];西华大学;2013年

3 范艳艳;合金元素对AZ91D镁合金组织和性能的影响[D];太原科技大学;2009年

4 田爱环;高锌镁合金的研究[D];太原理工大学;2008年

5 李江;铁素体不锈钢晶粒细化及耐腐蚀性研究[D];重庆大学;2005年

6 黄亮;铝和稀土元素对镁合金在NaCl溶液中腐蚀行为的影响[D];中国科学院上海冶金研究所;2001年

，

本文编号：2262692