Ce、Y對(duì)AZ91D鎂合金力學(xué)性能及耐蝕性的影響.pdf

1、結(jié)合內(nèi)蒙古豐富的稀土資源優(yōu)勢(shì),本文選擇鈰(Ce)和釔(Y)分別作為輕稀土和重稀土的代表,以目前使用廣泛的AZ91D鎂合金作為研究對(duì)象,研究了不同含量的稀土元素對(duì)AZ91D鎂合金顯微組織、力學(xué)性能及耐蝕性的影響。本文著重研究了含稀土鎂合金在不同濃度腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為,并分析了稀土對(duì)合金耐蝕性的影響機(jī)理。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDS)和X射線衍射儀(XRD)測(cè)試手段觀察分析了稀土元素對(duì)合金組織及相組成的影響。結(jié)果表明:

2、稀土Ce或Y的加入能明顯細(xì)化合金組織,使連續(xù)半連續(xù)的網(wǎng)狀β相逐漸斷開,彌散分布在晶界上,并在晶界上出現(xiàn)彌散分布的針狀的Al4Ce化合物或粒狀的Al2Y化合物。當(dāng)向合金中加入0.69％Ce或0.88%Y時(shí),合金的細(xì)化效果最明顯。對(duì)合金進(jìn)行了室溫力學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明:Ce或Y的加入明顯地改善了合金的綜合力學(xué)性能,當(dāng)向合金中加入0.69%Ce或0.88%Y時(shí),合金的綜合力學(xué)性能達(dá)到此范圍的最佳值。加入0.69%Ce的合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度

3、、延伸率及硬度分別比AZ91D合金提高了15.8%、8.7%、140%及15.7%,而加入0.88%Y的合金相應(yīng)提高了15.7%、16%、3.5%、185%及5.1%。通過分析確定了稀土Ce和Y對(duì)合金力學(xué)性能的作用。其一,合金組織的細(xì)化起到細(xì)晶強(qiáng)化作用;其二,形成的Al4Ce和Al2Y化合物以及細(xì)化的網(wǎng)狀β相彌散分布于晶界上起到第二相強(qiáng)化作用;其三,Y在Mg中的大量固溶起到固溶強(qiáng)化作用。利用鹽霧法和電化學(xué)法、掃描電鏡(SEM)、能譜(E

4、DS)和X射線衍射儀等分析研究了含Ce或Y的AZ91D鎂合金在NaCl溶液中的腐蝕規(guī)律和腐蝕機(jī)理。結(jié)果表明:Ce或Y的加入明顯改善合金的耐蝕性,使合金腐蝕速度明顯降低,腐蝕電流密度明顯減小,容抗弧半徑明顯增大。當(dāng)分別向合金中加入0.69%Ce和1.28%Y后,合金的耐蝕性在此范圍內(nèi)達(dá)到最佳。合金的腐蝕產(chǎn)物主要是Mg(OH)2和MgO。腐蝕形貌表現(xiàn)為點(diǎn)蝕,且腐蝕從晶粒內(nèi)部向晶界擴(kuò)散。腐蝕產(chǎn)物膜疏松多孔,且較厚的腐蝕產(chǎn)物膜發(fā)生了皸裂。其中,

5、AZ91D合金的腐蝕點(diǎn)較多且腐蝕產(chǎn)物堆積嚴(yán)重。而加入Ce和Y后,腐蝕點(diǎn)明顯減少并減小。通過分析確定了稀土Ce和Y對(duì)合金耐蝕性的作用。其一,合金組織的細(xì)化有利于合金耐蝕性的提高,因?yàn)榫W(wǎng)狀的β相變的細(xì)小并彌散分布于晶界上,有效的阻止了腐蝕的進(jìn)一步擴(kuò)展;其二,Al4Ce和Al2Y化合物的形成降低了固溶體中的Al元素。α晶粒內(nèi)外Al濃度偏析程度的降低,利于提高合金的耐蝕性;其三,Al4Ce和Al2Y化合物表面上形成的連續(xù)的鈍化膜和β相表面上形成