幾種鎂合金與鋁合金熔體的除氫工藝研究.pdf

1、鎂合金被公認為是輕量化的新型金屬結構材料。但是，鎂合金的大規(guī)模應用還存在許多基礎科學問題尚待解決。其中，氧對鎂合金性能的影響近年引起人們的重視。本文通過光學顯微鏡、液態(tài)測氫、固態(tài)測氫、XRD、SEM、EDS、拉伸試驗、腐蝕試驗等手段，在研究熔煉工藝對鎂合金含氫量影響以及鎂合金凝固過程氫析出行為的基礎上，詳細考察了除氣劑（包括C2Cl6和RJ-2熔劑）、超聲波以及浮游氣體等除氫方法，對熔體中的含氫量、合金致密度、室溫與高溫力學性能以及耐蝕

2、性等影響規(guī)律，并與鋁合金進行了對比研究，旨在為鎂合金熔體凈化和性能提高提供基礎。
　　研究表明:熔煉溫度與保溫時間對熔體含氫量有較明顯影響。對Mg-6.04Zn-0.62Y合金，減壓試驗表明，降低熔煉溫度和縮短熔體保溫時間，可降低熔體含氫量，提高合金致密度，且熔煉溫度影響更大。鎂合金鑄錠的不同部位疏松程度不同，隨凝固先后次序而逐漸加重，同一斷面處從中心到邊緣疏松程度逐漸降低。與鋁合金相比，AZ91合金的疏松程度比2024合金嚴重得

3、多，但卻比5083合金輕得多。
　　考察了除氣劑對鎂合金和鋁合金除氧效果的影響。表明C2Cl6處理鎂合金和鋁合金均有很好的除氫效果，對鎂合金有明顯的細化作用，并可顯著提高材料力學性能。對Mg-6.04Zn-0.62Y和AZ91合金熔體，其最高除氣率可分別達到52.7％和41.8％，此時，AZ91合金最低含氫量為11.3cm3/100g，其室溫拉伸力學性能為Rm=208MPa，R0.2=137MPa，A=5.3％，抗拉強度和屈服強度

4、分別比未除氫時分別提高32.5％和7.9％;對Al-3Mg二元合金和2024合金，其最高除氣率可分別達到47.6％和44.8％，此時熔體含氫量分別達到0.163cm3/100g和0.096cm3/100g。其中，2024合金鑄錠的室溫拉伸力學性能為Rm=288MPa，R0.2=198MPa，A=4.7％，抗拉強度和屈服強度比未除氫時分別提高27.4％和11.2％;就添加量而言，處理鎂合金比鋁合金所需C2Cl6添加量要大一些。鎂合金R J

5、-2熔劑對熔體具有除氫作用，但效果較差。其對AZ91合金熔體的最好除氣率為29.4％，但對室溫拉伸性能仍然有較大影響，這可能與熔劑的除雜凈化效果有關。AZ91合金處理后的抗拉強度和屈服強度比未除氫時分別提高26.8％和7.9％。
　　研究了超聲波對鎂合金和鋁合金除氫效果的影響。結果表明，超聲處理鎂合金和鋁合金比C2Cl6處理具有更好的除氫效果，并有明顯的組織細化效果。對Mg-3.03Ca、Mg-6.04Zn-1.17Ca和AZ91

6、合金，超聲處理的最高除氣率可分別達53.8％、67.5％和50.5％，其中，AZ91合金的最低含氫量為9.6cm3/100g，其鑄錠的室溫拉伸力學性能為Rm=194MPa，R0.2=133MPa，A=4.8％。抗拉強度和屈服強度比未除氫時分別提高27.6％和6.4％;對2024合金的最高除氣率可達51.1％，含氫量達到0.085cm3/100g，此時其鑄錠的室溫拉伸力學性能為Rm=288MPa，R0.2=190MPa，A=4.9％，抗拉

7、強度和屈服強度比未除氫時分別提高27.4％和6.7％。采用添加C2Cl6后再進行超聲處理的C2Cl6-超聲波聯(lián)合處理方法，可大幅度縮短超聲處理所需時間，顯著提高超聲處理效率。
　　采用浮游氣體（氬氣）除氫在AZ91合金中比在5083和2024等鋁合金中有更好的效果，最高除氣率為50.7％，含氧量可達7.3cm3/100g。此時其鑄錠的室溫拉伸力學性能為Rm=200MPa，R0.2=128MPa，A=5.2％，抗拉強度和屈服強度比未

8、除氫時分別提高24.2％和5.8％;但在非金屬夾雜物含量較大的AZ91合金廢料中，效果減弱。
　　在C2Cl6、RJ-2熔劑、超聲處理和氬氣除氫四種方法中，AZ91合金氬氣除氫效果最好，而2024合金C2Cl6-超聲波聯(lián)合處理和超聲除氫的含氫量最低。
　　降低鎂合金和鋁合金的含氫量可顯著提高合金鑄態(tài)的室溫力學性能。對于AZ91合金，當含氫量小于11cm3/100g左右時，進一步降低含氫量，對力學性能的影響很小;對于2024合

9、金，室溫拉伸性能隨含氫量降低持續(xù)升高，只是在含氫量小于0.12cm3/100g左右時，屈服強度隨含氫量的降低升高不顯著。
　　對鎂合金進行除氫處理可顯著降低合金鑄錠的平均腐蝕速率，但對合金的自腐蝕電位(Ecorr)影響不大。全浸腐蝕試驗結果表明，氯氣除氧后AZ91合金鑄錠平均腐蝕速率降低了39.5％。
　　鎂合金和鋁合金的致密度對其高溫力學性能均有明顯的影響。對于AZ91合金，致密度對材料抗拉強度和屈服強度的影響隨溫度升高而