替代SF-,6-的低溫室效應(yīng)鎂合金熔煉保護(hù)氣氛研究.pdf

1、鎂合金具有密度小，比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性能好以及電磁屏蔽等優(yōu)點，近年來成為汽車和電子行業(yè)的重要輕質(zhì)材料。鎂合金在熔煉過程中容易發(fā)生劇烈的氧化燃燒，在工業(yè)生產(chǎn)中通常采用六氟化硫氣體保護(hù)的方法進(jìn)行熔煉。但是，六氟化硫的溫室效應(yīng)太大，且價格高，迫使人們?nèi)ふ宜奶娲贰?本論文根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了大量調(diào)查研究，選擇了低溫室效應(yīng)的二氟甲烷和1，1-二氟乙烷作為六氟化硫替代氣體，進(jìn)行對鎂及鎂合金熔煉的保護(hù)的系統(tǒng)研究，取得了第一手資料

2、。 論文分別用二氟甲烷和1，1-二氟乙烷氣氛對鎂合金AM60、AZ91和純鎂的熔煉過程進(jìn)行保護(hù)，并采用SEM、EDS、XRD等分析手段對熔煉過程中提取的表面氧化膜的微觀形貌、元素組成和相組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)在以上兩種氣體中形成的表面氧化膜的形貌和組成與在六氟化硫氣氛中形成的表面氧化膜是類似的。通過氧化增重試驗，得出鎂熔體在氣氛中的表面氧化遵循拋物線生長規(guī)律的結(jié)論。同時，結(jié)合金屬高溫氧化理論，對鎂熔體表面氧化的熱力學(xué)和動力

3、學(xué)機(jī)制進(jìn)行了初步探討。論文還對參照系六氟化硫氣氛也作了系統(tǒng)的對比研究，獲得了明確的結(jié)論。 本文研究表明：1.鎂合金在二氟甲烷和1，1-二氟乙烷氣氛中熔煉時，形成具有金屬光澤的表面氧化膜，它對鎂熔體有保護(hù)作用，所需保護(hù)氣體的濃度是0.1～1％(體積比)。 2.SEM分析顯示以上表面氧化膜致密，厚度約2～3微米，EDS顯示氧化膜主要由碳、氧、氟、鎂四種元素組成，碳、氟元素的含量隨熔煉時間和保護(hù)氣體濃度的增大而升高，氧元素的含

4、量則相反。XRD顯示表面氧化膜主要由氧化鎂、氟化鎂和無定形碳組成，氟化鎂的含量隨熔煉時間和濃度的增大而升高。 3.鎂熔體在二氟甲烷和1，1二氟乙烷氣氛中形成的表面氧化膜的增長速度呈拋物線形，氧化速度隨溫度和保護(hù)氣體的濃度的增大而增大。 4.二氟甲烷的保護(hù)作用機(jī)制為：(1)Mg+1/2O2→MgO(2)CH2F2+1/2O2+Mg→MgF2+H2O+C(3)CHF2+MgO→MgF2+H2O+C5.1，1二氟乙烷的保護(hù)作用

5、機(jī)制為：(1)Mg+1/2O2→MgO(2)C2H4F2+O2+Mg→MgF2+2HO+2C(3)C2H4F2+1/2O2+MgO→MgF2+2HO+2C6.氧化動力學(xué)實驗表明，1％濃度的1，1-二氟乙烷(HFC-152a)氣氛，無論溫度在660℃，還是760℃下，完全可以替代SF6氣氛。其對純鎂及鎂合金的保護(hù)功能與SF6氣氛相當(dāng)，有些情況下，還略好于SF6氣氛。而二氟甲烷(HFC-32)氣氛，則在較低溫度(660℃)下可替代SF6氣氛