Ca、Zn、Al在Mg中的扩散行为研究

发布时间：2018-06-29 04:09

  本文选题：镁合金 + 扩散　； 参考：《重庆大学》2015年硕士论文

【摘要】：在镁合金中形成的第二相化合物不仅影响镁合金的凝固过程,还对镁合金的强度有决定性影响。本课题将以扩散实验为基础,研究纯Mg与Mg-16Ca、Mg-30Zn、Mg-40Al组成的固液扩散偶在不同扩散温度、不同保温时间下的互扩散过程,讨论扩散层中第二相化合物的形成过程、种类以及形貌尺寸等内容,并计算相的生长常数、激活能等扩散动力学参数,为镁合金中第二相化合物形成过程的研究提供数据参考。同时利用理论计算的方法研究了Ca、Zn和Al在纯Mg中的液态扩散系数。Mg-16Ca和纯Mg的固液扩散层中的第二相为Mg2Ca,在570℃、585℃、600℃、615℃和630℃时,其扩散生长常数分别为1.84×10-10 m2/s、1.97×10-10 m2/s、2.40×10-10m2/s、3.31×10-10 m2/s和5.36×10-10m2/s,在此温度范围内其扩散激活能为111.28k J/mol。Mg-30Zn和纯Mg的固液扩散层中的第二相为Mg7Zn3和Mg Zn2,在550℃、565℃、580℃、595℃和610℃时,其扩散生长常数分别为0.56×10-10 m2/s、0.93×10-10 m2/s、1.53×10-10 m2/s、2.45×10-10 m2/s和2.84×10-10m2/s,在此温度范围内其扩散激活能为170.56k J/mol。Mg-40Al和纯Mg的固液扩散层中的第二相为Mg17Al12和Mg2Al3,在475℃、490℃、505℃、520℃和535℃时,其扩散生长常数分别为1.17×10-10 m2/s、1.46×10-10 m2/s、1.93×10-10 m2/s、2.68×10-10 m2/s和3.69×10-10m2/s,在此温度范围内其扩散激活能为92.02k J/mol。扩散层与纯Mg的界面均为胞状组织,扩散层中第二相组织为枝晶状或网状,扩散层中第二相的形貌与扩散温度、时间以及第二相成分、数量等有关。在680℃~800℃的温度范围内,Ca、Zn和Al在纯Mg中的液态扩散系数在10-8数量级,其中Zn的扩散系数最大,Al次之,Ca最小。在此温度范围内,Ca、Zn、Al在Mg中的液态扩散激活能分别为22.91k J/mol、30.01k J/mol和29.96k J/mol。可知液态扩散系数及激活能的大小与参与扩散的元素的原子半径有关,合金元素与镁的原子半径差值越小,则液态扩散系数越大,激活能也越大。并且通过Matlab软件的模拟,预测了在700℃和800℃下、扩散时间为60s时,Ca、Zn、Al在Mg中的液态扩散厚度都在3~5mm之间。
[Abstract]:The second phase compounds formed in magnesium alloys not only affect the solidification process of magnesium alloys, but also have a decisive effect on the strength of magnesium alloys. Based on the diffusion experiments, this paper will study the interdiffusion process of the solid-liquid diffusion couple composed of pure mg and Mg-16CaMg-30ZnPn-Mg-40Al at different diffusion temperature and different holding time, and discuss the formation process of the second phase compound in the diffusion layer. The species, morphology and size of the phase were calculated, and the diffusion kinetic parameters such as the growth constant and activation energy of the phase were calculated, which provided a data reference for the study of the formation process of the second phase compound in magnesium alloy. At the same time, the liquid diffusivity of Ca-Zn and Al in pure mg and the second phase in the solid-liquid diffusion layer of pure mg were studied by theoretical calculation. The second phase was mg _ 2Ca at 570 鈩，

本文编号：2080788