AZ、ZK系鎂合金中合金相提取工藝的研究.pdf

1、目前,鎂合金中合金相研究的困難之一在于對(duì)鎂合金中的第二相缺乏定性和精確定量的分析手段,由此造成對(duì)鎂合金中的一些第二相的演化規(guī)律缺乏了解。本課題的研究目的是將電解提取(物理化學(xué)相分析)手段應(yīng)用到鎂合金合金相的研究中,建立對(duì)鎂合金中若干合金相的準(zhǔn)確鑒定和精確定量分析的實(shí)驗(yàn)方法。課題的意義在于對(duì)鎂合金合金相的演化提供有效的分析手段,從而有利于促進(jìn)鎂合金合金化的研究及新型鎂合金的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。論文首先從理論上分析和討論了鎂合金中合金相電解提取的可

2、能性,并通過(guò)測(cè)試鎂合金基體和目標(biāo)相在不同電解液中的極化曲線的實(shí)驗(yàn)表明應(yīng)用恒電位電解提取鎂合金中的合金相是可行的。恒電位儀是合金相電解提取中精確控制陽(yáng)極溶解過(guò)程的重要儀器,論文根據(jù)恒電位儀的工作原理,開(kāi)發(fā)了一種用單片機(jī)控制的恒電位儀樣機(jī)。在恒電位儀的設(shè)計(jì)中,詳細(xì)討論了恒電位儀的數(shù)字化設(shè)計(jì)方案,提出了數(shù)字補(bǔ)償?shù)母拍?。在?shí)驗(yàn)方法方面,論文詳細(xì)介紹了鎂合金合金相恒電位提取的實(shí)驗(yàn)方法,鎂合金陽(yáng)極試樣和陰極試樣的制備方法,鎂合金試樣電解提取殘?jiān)氖?/p>

3、集方法,適用于鎂合金提取殘?jiān)腦射線衍射方法、SEM實(shí)驗(yàn)方法和能譜實(shí)驗(yàn)方法。論文發(fā)展了AZ系鎂合金中Al-Mn相和β相的提取工藝,改進(jìn)了ZK60鎂合金中電解提取MgZn2相的提取工藝,成功開(kāi)發(fā)了Mg-Zn-Y合金系鎂合金中化合物相的電解提取工藝。對(duì)AZ系鎂合金的Al-Mn相提取的研究表明,使用1:10的乙酸水溶液能夠有效地提取Al-Mn相。論文用提取的方法分別從鑄態(tài)、軋制態(tài)、擠壓態(tài)的AZ31和AZ61中提取Al-Mn相。并對(duì)提取的Al-

4、Mn相進(jìn)行了X射線衍射分析,結(jié)果表明,AZ系鎂合金中Mn以Al8Mn5相和游離態(tài)Mn存在,熱處理不會(huì)使Al8Mn5相發(fā)生轉(zhuǎn)變。掃描電鏡分析表明,鑄態(tài)AZ系合金中Al8Mn5相主要以15100μm尺寸的枝狀和葉片狀存在,經(jīng)過(guò)擠壓和軋制熱處理后,Al8Mn5相碎化,呈球形狀態(tài),粒度約在45μm。游離態(tài)Mn在鑄態(tài)AZ系合金中伴隨著立方體態(tài)Al-Mn相和花瓣?duì)預(yù)l-Mn相存在,可能是立方體形態(tài)的Al-Mn相形核核心。對(duì)AZ系鎂合金中的β相提取的

5、研究表明,采用乙酸-苯甲酸銨-松香酸-乙醇電解液對(duì)AZ系鎂合金進(jìn)行恒電位電解提取可以分離出β相,但是在電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生難以分離的水合醋酸鎂和水合醋酸鋅沉淀。研究表明,在電解液中添加檸檬酸、二乙胺基二硫代甲酸鈉、F-等鎂的絡(luò)合劑和螯合劑均不能抑制該沉淀的產(chǎn)生。在電解液中添加乙二醇溶劑可以抑制該沉淀的生成,但是在陽(yáng)極表面會(huì)產(chǎn)生難以分離的其它物質(zhì)。在添加二氧六環(huán)的電解液中控制電解電量,可以防止電解液中產(chǎn)生水合醋酸鎂和水合醋酸鋅沉淀。對(duì)Mg-Z

6、n-Zr系鎂合金的電解提取研究表明,采用鄰氨基苯甲酸-乙酸-乙醇溶液和苯甲酸銨-乙酸-乙醇電解液均能從鑄態(tài)ZK60鎂合金中提取出MgZn2相,采用鄰氨基苯甲酸-乙酸-乙醇溶液從鑄態(tài)Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y鎂合金中能提取到Mg3Y2Zn3相。但是由于鎂合金存在負(fù)差異效應(yīng),溶液中的Zn離子在試樣表面上還原成Zn單質(zhì),使得分離出的殘?jiān)芯衂n。研究表明在電解液中加入鋅的絡(luò)合劑乙二胺對(duì)抑制采用苯甲酸銨-乙酸-乙醇電解液提取鑄態(tài)Z

7、K60鎂合金的合金相時(shí)所產(chǎn)生的殘?jiān)衂n單質(zhì)的生成有一定的效果,在電解電量較少的情況下可以防止Zn單質(zhì)的生成,但是在電解電量較大的情況下不能完全阻止Zn單質(zhì)的生成。研究表明,在Zn的分解電位之上電解ZK60鎂合金不能完全阻止單質(zhì)Zn的生成。對(duì)Mg-Zn-Y系鎂合金的電解提取研究表明,采用苦味酸-乙酸-乙醇溶液對(duì)鑄態(tài)Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y鎂合金進(jìn)行電解相提取,可以得到Mg3Y2Zn3相、Mg10Y2Zn相、Mg3YZn6和

8、Mg-Zn-Y準(zhǔn)晶相。采用二乙胺基二硫代甲酸鈉-2,2’聯(lián)吡啶-水楊酸-二氧六環(huán)-甲醇電解液也可以得到相同的結(jié)果,但是在電解過(guò)程中產(chǎn)生大量難以分離的沉淀物。使用苦味酸-乙酸-乙醇溶液分別對(duì)鑄態(tài)、時(shí)效態(tài)Mg-6.0Zn-1.2Y合金和鑄態(tài)、時(shí)效態(tài)Mg-6.0Zn-1.0Y-0.6Zr進(jìn)行了相提取和分析,X衍射研究表明,鑄態(tài)Mg-6.0Zn-1.2Y合金和鑄態(tài)Mg-6.0Zn-1.0Y-0.6Zr合金中的Mg3Y2Zn3相經(jīng)過(guò)固溶時(shí)效處理后