復(fù)合合金化AZ31鎂合金腐蝕及高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、AZ31鎂合金作為一種商業(yè)化應(yīng)用的變形鎂合金，因其具有良好的強(qiáng)度、塑性和綜合機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、3C電子等領(lǐng)域；然而對(duì)其腐蝕性能和高溫力學(xué)性能的研究亟待完善。本研究中對(duì)單獨(dú)添加堿土Sr及復(fù)合添加Sr、Y的AZ31鎂合金顯微組織、腐蝕性能和高溫力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析，為尋求提高AZ31鎂合金耐腐蝕和耐熱性途徑提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)參考。
　　 研究中采用“對(duì)摻法”熔鑄試驗(yàn)用合金AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-x

2、Y。通過動(dòng)電位掃描Tafel極化曲線和鹽浴浸泡研究了AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-xY合金的腐蝕性能；AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-xY合金250℃條件下的高溫拉伸試驗(yàn)在Gleeble-1500D熱模擬機(jī)上進(jìn)行，同時(shí)對(duì)AZ31-0.5Sr-1.5Y合金在一定變形條件下的流變應(yīng)力進(jìn)行熱壓縮模擬分析。研究中結(jié)合OM、SEM、EDS、XRD等手段對(duì)合金組織、形貌、成分及物相組成進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明：
　　 1.在

3、AZ31鎂合金中單獨(dú)添加堿土金屬Sr，晶體晶粒變質(zhì)細(xì)化，β-Mg17Al12相由連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)狀分布，組織中出現(xiàn)高熔點(diǎn)Al4Sr相；當(dāng)Sr的添加量為0.9wt％時(shí)，合金的晶粒細(xì)化效果較好，Al4Sr相主要沿晶界處分布。
　　 2.在AZ31鎂合金中復(fù)合添加0.5wt％Sr+xY，晶粒明顯細(xì)化并伴生樹枝晶和等軸晶出現(xiàn)，β-Mg17Al12相的數(shù)量急劇下降且呈彌散顆粒分布，二次枝晶間出現(xiàn)彌散分布的針狀、桿狀相；當(dāng)Y的添加量為

4、1.5wt％時(shí)，合金的晶粒最細(xì)并呈彌散均勻狀分布，新生Al2Y、Al3Y高熔點(diǎn)相在晶內(nèi)和晶界處均有分布。
　　 3.采用動(dòng)電位掃描Tafel極化曲線和浸泡靜態(tài)失重法研究了AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-xY合金在體積分?jǐn)?shù)為3.5％的NaCl中性溶液中的腐蝕行為。研究結(jié)果表明：堿土Sr對(duì)AZ31鎂合金的腐蝕性能略有改善，添加0.9wt％Sr時(shí)合金的自腐蝕電位較AZ31的負(fù)移、腐蝕電流減小，腐蝕速率減緩，耐蝕性提高；而復(fù)合添

5、加0.5wt％Sr+xY則能明顯改善AZ31的耐腐蝕性，其中AZ31-0.5Sr-1.5Y合金的自腐蝕電位明顯負(fù)移、腐蝕電流最小，腐蝕速率小，耐蝕性最好。
　　 4.AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-xY合金的微觀組織與腐蝕性能的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：Sr的加入能明顯細(xì)化AZ31鎂合金晶粒；AZ31鎂合金腐蝕性能的改善程度，取決于合金中Sr的含量及二次相的數(shù)量與分布。復(fù)合添加Sr、Y的AZ31鎂合金耐蝕性進(jìn)一步提高的原因：①稀土Y

6、在鎂中具有較大固溶度（12.4％），形成的固溶體能有效地提高合金的抗腐蝕能力；②在堿土和稀土元素的雙重作用下，合金中β-Mg17Al12相的數(shù)量減少，且由連續(xù)網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變?yōu)閿嗬m(xù)顆粒狀分布，減少了腐蝕微電偶的有效陰陽極面積比；③新生耐蝕稀土相的形貌及分布使晶粒與晶界間形成的微電偶腐蝕均勻分散，耐蝕性進(jìn)一步提高。
　　 5.AZ31-xSr、AZ31-0.5Sr-xY合金在250℃高溫條件下的靜態(tài)拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，添加適量的Sr、Y能明

7、顯提高AZ31鎂合金的耐熱性，使其在高溫下仍能保持良好的力學(xué)性能；合金抗拉強(qiáng)度和延伸率最大增幅分別為54.56％和53.02％。主要原因：①添加Sr、Y的AZ31鎂合金晶粒細(xì)化明顯；②合金中β-Mg17Al12硬脆相的數(shù)量急劇減少，且由連續(xù)網(wǎng)狀變?yōu)閿嗬m(xù)顆粒狀分布；③ Sr、Y與Al形成的高熱穩(wěn)定相產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，從而使合金的高溫力學(xué)性能得到明顯改善。
　　 6.在變形溫度為250～450℃，應(yīng)變速率為0.01～1.0s-1的條件下