Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的阻燃性能研究

发布时间：2020-06-01 07:50

【摘要】：镁及镁合金在航空航天、汽车交通等领域具有广泛的应用前景。然而,镁合金的阻燃性较差,从而限制了其在很多领域的应用,比如民用飞机和其他的航空部件。近来,很多相关的研究旨在通过改善镁合金表层氧化膜的致密性,以达到提高镁合金的抗氧化性和阻燃性的目的。在诸多技术手段中,合金化是常用的改变表面氧化物结构的方法之一。本课题主要研究Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的阻燃性能。通过改变合金化元素Gd、Y和Zn的含量,并对不同成分合金进行阻燃性能测试,揭示了合金元素对镁合金阻燃性能的影响。此外,本论文还研究了热处理及挤压变形对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的阻燃性和氧化性能的影响。本论文采用电弧炉试验方法测量了具有不同成分的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的着火点温度。研究发现,含有6wt%Y的合金具有优异的阻燃性能。该合金在901℃的温度加热30min后仍然不发生燃烧,而含有0wt%Y和1wt%Y的合金的着火温度分别为696℃和768℃。这些结果表明Y元素可以有效地提高镁合金的阻燃性。随着Y元素含量的增大,合金的着火点温度得到了明显的提升。然而,需要说明的是,着火点测试的结果会受具体的测试细节的影响。火焰测试能够直接研究材料在火焰中的行为,因此可以有效地研究镁合金在飞机火灾事故中的燃烧行为。为了研究Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的氧化行为,本论文采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对氧化膜的相组成进行了研究。研究结果表明,合金表面的致密氧化膜是由Mg O、YO、Gd O、Zn O和Zr O组成的。通过对具有不同成分的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金进行热处理,并对热处理后的合金进行阻燃性测试,发现热处理能有效提高镁合金的阻燃性。其中,含有6wt%Y合金的着火点从901℃提高到了936℃。通过XRD和SEM分析,发现热处理合金的致密氧化膜也是由Mg O、YO、Gd O、Zn O和Zr O组成的。此外,本论文还研究了Mg-7Gd-2Y-0.6Zn-0.6Zr(wt.%)合金不同状态的阻燃性。通过阻燃性测试发现,该合金在铸态下的着火温度为748℃。经过固溶处理后,其着火温度略有下降,742℃。随后的时效处理使合金的着火温度提高至760℃。该合金经过挤压变形后,其着火温度为622℃,而时效处理可以使挤压态合金的着火温度提高至633℃。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22

【参考文献】