Y对Mg-Sc二元合金力学和腐蚀性能的影响
发布时间：2021-08-21 09:04
随着当前社会能源进一步紧张,以及航空航天、汽车、信息等对于金属材料用量巨大的高精尖行业的进一步发展,镁合金作为比强度最高的轻质结构材料,受到了极大的关注。然而,与其他工程结构材料如钢、铝等相比,镁合金仍然存在许多不足,最亟待解决的便是其力学性能和耐蚀性能较差的问题。因此,开发高强度高耐蚀性能的新型镁合金的需要是十分迫切的。根据文献调研和前期研究结果,发现Mg-Sc二元合金具有相对较好的力学性能和耐蚀性能,然而仍具有非常大的改进空间。本课题在前期将多种元素作为第三元添加到Mg-Sc二元体系中,筛选认为Y元素对于合金性能尤其是耐蚀性能的改善较为明显,因此,本文主要讨论在Mg-Sc二元合金中加入Y元素,制备出Mg-5Sc-0.5Y、Mg-5Sc-1Y、Mg-5Sc-2Y、Mg-5Sc-3Y、Mg-5Sc-3.5Y五种成分的Mg-Sc-Y三元合金,并与Mg-5Sc相对比,通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、万能测试机、维氏硬度测试仪、电化学工作站等多种表征手段,研究了Mg-Sc和Mg-Sc-Y合金的微观组织、力学性能和耐蚀性能等,...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg的密排六方晶体结构及主要晶面[2]
上海交通大学硕士学位论文-8-图1-2Al含量对Mg-Al合金力学性能影响[4]Fig.1-2EffectofAlcontentonthemechanicalpropertiesofMg-Alalloy2、Mg-Zn合金Zn作为镁的合金添加元素的使用频率仅次于Al，对Mg的强化效果也非常好。Zn在Mg中最大固溶度约为6wt.%左右且随着温度降低急速降低，至室温时约为2wt.%[3]。Boehlert等[6]研究了多种Mg-Zn二元合金的显微组织和力学性能发现，合金的显微组织细化程度、屈服强度、抗拉强度均随着Zn含量的增加而增大，其中Mg-2.9wt.%Zn的延伸率为16.9%，远高于纯Mg的延伸率1.8%。此外有研究发现，在Mg-Al二元合金中加入Zn时，当Al含量小于8wt.%时，Zn含量的增加有利于提高合金抗拉强度，但会降低合金的延伸率；当Al含量大于8wt.%时，Zn含量的增加会降低合金的抗拉强度，但能够提高合金的延伸率[7]。Yin等[8]发现，在Mg-Mn二元合金中加入少于3wt.%的Zn时，显微组织得到明显细化，屈服强度和抗拉强度得到显著提高，当Zn含量为2wt.%时，延伸率最大。3、Mg-Mn合金Mn在Mg中的固溶度非常低，约为2wt.%左右。Mn在镁中有细化晶粒的作Al(Wt%)
上海交通大学硕士学位论文-9-用[9]，但不会与Mg形成化合物，以单质形式存在，因此锰对于改善镁的力学性能作用并不明显。4、Mg-Ca合金Ca在Mg中的固溶度极低，常温下几乎不固溶[3]。Zhang等[10]研究了Mg-Zn-Mn-Ca合金的微观组织和力学性能，发现随着Ca的增加合金晶粒尺寸减小，同时第二相的含量升高，当Ca的含量为0.5wt.%时，合金具有更高的屈服强度，但当Ca含量达到1wt.%时，该合金的抗拉强度和延伸率均有所降低。Li等[11]研究了不同成分的Mg-Ca合金的力学性能，发现当Ca的含量从1wt.%增加到3wt.%时，合金的屈服强度、抗拉强度乃至延伸率都随着Ca含量的升高而降低，如图1-3所示。图1-3Mg-Ca二元合金的力学性能[11]Fig.1-3MechanicalpropertiesofMg-Caalloy1.3镁合金腐蚀性能研究现状1.3.1镁合金的腐蚀机理镁腐蚀的总反应式如下：Mg+H2O→Mg(OH)2+H2（1-3）1086420250200150100500YSUTSElongas-castMg-1Caas-castMg-2Caas-castMg-3Caas-rolledMg-1Caas-extrudedMg-1Ca
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mg-Sc二元合金微观组织和力学性能研究[J]. 张曼玉,应韬,曾小勤,李德江,丁文江. 铸造技术. 2018(05)
[2]热挤压后纯镁的组织与力学性能研究[J]. 雷维维,梁伟,黄志军. 热加工工艺. 2016(23)
[3]往复挤压纯镁的组织演变和力学性能[J]. 董婷婷,王渠东,郭炜,刘鉴锋,蒋海燕. 材料研究学报. 2015(08)
[4]镁合金的腐蚀与防护研究进展[J]. 李海燕,李志生,张世珍,孙春龙,王红. 腐蚀与防护. 2010(11)
[5]Effect of Zn on mechanical property and corrosion property of extruded Mg-Zn-Mn alloy[J]. 尹冬松,张二林,曾松岩. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(04)
[6]Sc对AZ91镁合金耐蚀性能的影响[J]. 姚素娟,易丹青,梁冬梅,李旺兴. 稀有金属材料与工程. 2008(02)
[7]Mg-Al系耐热镁合金中的合金元素及其作用[J]. 杨明波,潘复生,李忠盛,张静. 材料导报. 2005(04)
[8]稀土在耐热镁合金中的应用[J]. 郭旭涛,李培杰,曾大本. 稀土. 2002(02)
博士论文
[1]Mg-Al系镁合金及稀土元素（Ce，La）合金化后微观结构和腐蚀行为的研究[D]. 刘文娟.浙江大学 2012
本文编号：3355309
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg的密排六方晶体结构及主要晶面[2]
上海交通大学硕士学位论文-8-图1-2Al含量对Mg-Al合金力学性能影响[4]Fig.1-2EffectofAlcontentonthemechanicalpropertiesofMg-Alalloy2、Mg-Zn合金Zn作为镁的合金添加元素的使用频率仅次于Al，对Mg的强化效果也非常好。Zn在Mg中最大固溶度约为6wt.%左右且随着温度降低急速降低，至室温时约为2wt.%[3]。Boehlert等[6]研究了多种Mg-Zn二元合金的显微组织和力学性能发现，合金的显微组织细化程度、屈服强度、抗拉强度均随着Zn含量的增加而增大，其中Mg-2.9wt.%Zn的延伸率为16.9%，远高于纯Mg的延伸率1.8%。此外有研究发现，在Mg-Al二元合金中加入Zn时，当Al含量小于8wt.%时，Zn含量的增加有利于提高合金抗拉强度，但会降低合金的延伸率；当Al含量大于8wt.%时，Zn含量的增加会降低合金的抗拉强度，但能够提高合金的延伸率[7]。Yin等[8]发现，在Mg-Mn二元合金中加入少于3wt.%的Zn时，显微组织得到明显细化，屈服强度和抗拉强度得到显著提高，当Zn含量为2wt.%时，延伸率最大。3、Mg-Mn合金Mn在Mg中的固溶度非常低，约为2wt.%左右。Mn在镁中有细化晶粒的作Al(Wt%)
上海交通大学硕士学位论文-9-用[9]，但不会与Mg形成化合物，以单质形式存在，因此锰对于改善镁的力学性能作用并不明显。4、Mg-Ca合金Ca在Mg中的固溶度极低，常温下几乎不固溶[3]。Zhang等[10]研究了Mg-Zn-Mn-Ca合金的微观组织和力学性能，发现随着Ca的增加合金晶粒尺寸减小，同时第二相的含量升高，当Ca的含量为0.5wt.%时，合金具有更高的屈服强度，但当Ca含量达到1wt.%时，该合金的抗拉强度和延伸率均有所降低。Li等[11]研究了不同成分的Mg-Ca合金的力学性能，发现当Ca的含量从1wt.%增加到3wt.%时，合金的屈服强度、抗拉强度乃至延伸率都随着Ca含量的升高而降低，如图1-3所示。图1-3Mg-Ca二元合金的力学性能[11]Fig.1-3MechanicalpropertiesofMg-Caalloy1.3镁合金腐蚀性能研究现状1.3.1镁合金的腐蚀机理镁腐蚀的总反应式如下：Mg+H2O→Mg(OH)2+H2（1-3）1086420250200150100500YSUTSElongas-castMg-1Caas-castMg-2Caas-castMg-3Caas-rolledMg-1Caas-extrudedMg-1Ca
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mg-Sc二元合金微观组织和力学性能研究[J]. 张曼玉,应韬,曾小勤,李德江,丁文江. 铸造技术. 2018(05)
[2]热挤压后纯镁的组织与力学性能研究[J]. 雷维维,梁伟,黄志军. 热加工工艺. 2016(23)
[3]往复挤压纯镁的组织演变和力学性能[J]. 董婷婷,王渠东,郭炜,刘鉴锋,蒋海燕. 材料研究学报. 2015(08)
[4]镁合金的腐蚀与防护研究进展[J]. 李海燕,李志生,张世珍,孙春龙,王红. 腐蚀与防护. 2010(11)
[5]Effect of Zn on mechanical property and corrosion property of extruded Mg-Zn-Mn alloy[J]. 尹冬松,张二林,曾松岩. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(04)
[6]Sc对AZ91镁合金耐蚀性能的影响[J]. 姚素娟,易丹青,梁冬梅,李旺兴. 稀有金属材料与工程. 2008(02)
[7]Mg-Al系耐热镁合金中的合金元素及其作用[J]. 杨明波,潘复生,李忠盛,张静. 材料导报. 2005(04)
[8]稀土在耐热镁合金中的应用[J]. 郭旭涛,李培杰,曾大本. 稀土. 2002(02)
博士论文
[1]Mg-Al系镁合金及稀土元素（Ce，La）合金化后微观结构和腐蚀行为的研究[D]. 刘文娟.浙江大学 2012
本文编号：3355309
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