鎂合金熔體低溫純化研究.pdf

1、鎂合金所具備的低密度等一系列優(yōu)點(diǎn)使其在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，但是本身性質(zhì)的活潑引起比較差的耐蝕性，同時(shí)因其絕對(duì)強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到了一定的限制。雜質(zhì)元素 Fe、Ni、Cu、Co的存在，尤其是雜質(zhì) Fe，由于和合金基體之間較大的電勢(shì)差，導(dǎo)致嚴(yán)重的電偶腐蝕，惡化鎂合金的耐蝕性能。因此，提高鎂合金的純度，降低雜質(zhì)元素的含量，改善鎂合金的耐蝕性，對(duì)鎂合金材料的應(yīng)用價(jià)值具有重要的意義。
　　本文在已有的鎂合金純化基礎(chǔ)上，通過(guò)熱力學(xué)相圖的計(jì)

2、算，以純鎂、AZ和AM系鎂合金作為主要的研究對(duì)象，進(jìn)行無(wú)溶劑低溫處理，使雜質(zhì)元素Fe自然析出，以單質(zhì)或中間化合物的形式沉降到熔體底部，從而達(dá)到除Fe的目的，提高了鎂合金的純度，并得到不同純度的鎂合金樣品。為了更清晰的知道純化后合金組織、性能的變化，采用金相顯微鏡、XRD衍射、SEM及EDS等手段，對(duì)不同雜質(zhì)含量和熱處理狀態(tài)的AZ61及AZ91鎂合金顯微組織進(jìn)行了對(duì)比，通過(guò)電化學(xué)、失重和析氫腐蝕等實(shí)驗(yàn)手段，研究了這些微量雜質(zhì)元素含量變化對(duì)

3、鎂合金耐蝕性能的影響。本課題研究的結(jié)果如下：
　?、俚蜏靥幚韺?duì) AZ/AM系鎂合金具有良好的純化效果，最佳的處理溫度區(qū)間為630℃-650℃，在經(jīng)過(guò)足夠的靜置時(shí)間后，AZ61合金中的雜質(zhì)Fe含量最低降至10ppm，AZ91合金純化后Fe降至35ppm，AM60和AM50中Fe含量最低分別達(dá)到了15ppm和18ppm。溫度梯度處理后，純鎂中的雜質(zhì)Fe含量降低到了24ppm。保溫時(shí)間對(duì)鎂合金中的雜質(zhì)含量變化影響比較明顯，在本實(shí)驗(yàn)中，保

4、溫時(shí)間超過(guò)45min后，合金熔體中的雜質(zhì)含量不會(huì)繼續(xù)降低，熔體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
　?、陔s質(zhì)Fe在鎂合金中以Fe-Al-Mn顆粒形式存在，在純化后鑄錠的底部觀察到的雜質(zhì)顆粒尺寸在1-10μm之間，并偏向于聚集成球狀顆粒，部分雜質(zhì)隨第二相的生成而伴隨而生。
　　③ Fe在鎂合金中與 Al、Mn結(jié)合生成的化合物顆粒在熔體中的沉降速率為：(此處公式省略)，在熔體中的沉降距離為：(此處公式省略)，從本實(shí)驗(yàn)的理論計(jì)算可得出，在相同靜置溫度

5、下，雜質(zhì)顆粒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程主要受雜質(zhì)顆粒尺寸的影響，在一定的溫度區(qū)間內(nèi)，溫度對(duì)顆粒沉降過(guò)程并無(wú)太大的影響，只要在相對(duì)的低溫下靜置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，即可有效地純化鎂合金熔體。
　　④鎂合金的微觀組織受雜質(zhì)含量變化影響不明顯，經(jīng)過(guò)低溫處理后，雜質(zhì)Fe含量明顯降低，AZ/AM鎂合金相應(yīng)的腐蝕速率都顯著降低，耐蝕性能大大提高。鎂合金腐蝕速率也隨著Fe/Mn比例減小而降低。Fe含量降低后，雜質(zhì)顆粒與基體之間的微電池效應(yīng)得到減弱，鎂合金電偶腐蝕速率大