稀土镁合金微观组织及腐蚀性能的研究

发布时间：2017-04-12 02:19

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【摘要】：高性能镁合金在汽车方面的应用已逐步成熟，镁合金的强韧性、高温性能已经得到大幅度的提升，但较差的耐腐蚀性能是阻碍镁合金应用的主要因素。目前，关于Nd对Mg-Al-Zn合金腐蚀性能的影响的研究还不够完善，因此，研究Nd对Mg-Al-Zn合金腐蚀性能的影响，探讨热处理工艺对含钕镁合金的腐蚀机理具有十分重要的实际意义。 本论文分别通过光学显微镜，，XRD衍射仪、扫描电镜、布氏硬度仪盐水浸泡实验和电化学测试系统等分析设备和研究方法研究热处理下Nd对AZ80镁合金的影响，通过分析不同热处理状态下Nd对AZ80镁合金显微组织及腐蚀性能的影响，比较AZ80镁合金与AZ80+1%Nd镁合金组织及腐蚀行为的差异，探明AZ80及AZ80+1%Nd镁合金腐蚀性能的原因。 结果表明：加入1%Nd能有效改善AZ80镁合金的微观组织结构，使连续网状分布的Mg_(17)Al_(12)相转变为细小不连续分布的骨骼状分布，并产生了热稳定性高的杆状相Al_3Nd相和块状相Al_2Nd相。固溶态下Mg_(17)Al_(12)相溶于α-Mg基体中，Al从饱和固溶体中形成Al_3Mg2相，稀土相Al_3Nd相和Al_2Nd相基本不溶于基体。时效态下，较高温度下时效析出β相连续分布于晶内和晶间，较低温度下时效析出相不连续弥散分布于晶界处。实验确定的AZ80镁合金最佳固溶处理工艺为420℃×12h，时效处理工艺为175℃×28h，其时效峰值为75.5HB，AZ80+1%Nd镁合金最佳固溶处理工艺为420℃×12h，时效处理工艺为175℃×36h，其时效峰值为78HB，硬度提高的原因是Nd细化了Mg_(17)Al_(12)相，并生成硬度值更高的Al_3Nd相。 AZ80和AZ80+1%Nd镁合金在5%NaCl溶液中浸泡3天后发现，两种合金腐蚀速率随热处理状态的变化规律相同，即VT4＞VF＞VT6，铸态和固溶态下Nd的加入明显减少了AZ80镁合金的腐蚀速率，这是因为Nd的加入消耗了β相形成稳定性更好的Al_3Nd相，同时使β相细小，提高了合金的耐腐蚀性，此外在腐蚀过程中Nd以Nd2O3的形式存在提高了合金钝化膜的致密性，从而提高了合金的耐腐蚀性能；时效态AZ80+1%Nd镁合金耐腐蚀性能最佳，这是因为β相成细小离散棱柱状分布于晶界处，其腐蚀产物膜致密且均匀阻碍腐蚀的进行，而且Nd以Nd2O3的形式存在提高了合金钝化膜的致密性，进一步提高合金的耐腐蚀性能。两种合金电化学腐蚀实验结果表明AZ80镁合金及AZ80+1%Nd镁合金的析氢腐蚀为阳极控制，其腐蚀速率的增加伴随相应的腐蚀电位变负，合金表面极化度越明显，合金腐蚀速率越低，阳极控制越明显，其耐腐蚀性能越强。综上所述，时效态AZ80+1%Nd镁合金的耐腐蚀性能最佳。
【关键词】：AZ80镁合金 Nd 热处理 微观组织 腐蚀性能
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 镁合金在汽车行业的应用及未来10
• 1.2 近年来国内外在高性能稀土镁合金研究及应用的新进展10-16
• 1.2.1 高强韧性镁合金10-11
• 1.2.2 耐热镁合金11-15
• 1.2.3 耐腐蚀性镁合金15-16
• 1.3 本课题的研究目的及意义16-17
• 1.4 本课题的主要研究内容17-19
• 第二章 试验材料及方法19-24
• 2.1 试验材料的选择19
• 2.2 显微组织分析方法19-20
• 2.2.1 金相分析19-20
• 2.2.2 X 射线衍射分析20
• 2.2.3 扫描电镜分析20
• 2.3 力学性能测试方法20-21
• 2.4 腐蚀性能的测定21-23
• 2.4.1 腐蚀速率的测定21-22
• 2.4.2 腐蚀产物形貌分析22
• 2.4.3 开路电位测试22
• 2.4.4 动电位极化曲线22-23
• 2.5 试验工艺路线图23-24
• 第三章 稀土 Nd 及热处理工艺对 AZ80 镁合金组织及力学性能的影响24-42
• 3.1 AZ80 及 AZ80+1Nd 镁合金的铸态组织的研究24-27
• 3.2 AZ80 及 AZ80+1%Nd 合金固溶处理下显微组织的研究27-35
• 3.2.1 固溶时间对 AZ80 合金微观组织的影响27-29
• 3.2.2 固溶温度对 AZ80 合金显微组织的影响29-30
• 3.2.3 AZ80 镁合金固溶处理 X 射线试验结果30
• 3.2.4 固溶时间对 AZ80+1%Nd 合金微观组织的影响30-32
• 3.2.5 固溶温度对 AZ80+1%Nd 合金微观组织的影响32-33
• 3.2.6 AZ80+1%Nd 镁合金固溶处理 X 射线试验结果33-34
• 3.2.7 固溶态下 Nd 对 AZ80 合金的影响34-35
• 3.3 时效态下 AZ80 及 AZ80+1Nd 镁合金的微观组织及力学性能的研究35-39
• 3.3.1 时效温度及时间对合金的硬度的影响35-36
• 3.3.2 合金时效态的显微组织研究36-38
• 3.3.3 时效态下稀土 Nd 对 AZ80 镁合金的影响38-39
• 3.4 讨论与分析39-40
• 3.4.1 Nd 对合金微观组织改善的机理39-40
• 3.4.2 Nd 对合金硬度的影响机理40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 稀土 Nd 及热处理对 AZ80 镁合金腐蚀性能的影响42-63
• 4.1 稀土 Nd 及热处理对 AZ80 镁合金浸泡腐蚀的影响43-46
• 4.1.1 盐水浸泡实验后合金的腐蚀速率与宏观照片43-44
• 4.1.2 腐蚀产物形貌分析及 XRD 分析44-46
• 4.2 稀土 Nd 及热处理对 AZ80 镁合金电化学腐蚀的影响46-53
• 4.2.1 开路电位46-49
• 4.2.2 动电位极化曲线49-53
• 4.3 讨论与分析53-61
• 4.3.1 稀土 Nd 及热处理工艺对 AZ80 镁合金浸泡腐蚀的影响53-55
• 4.3.2 稀土 Nd 及热处理工艺对 AZ80 镁合金电化学腐蚀的影响55-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 结论63-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间的研究成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：300525