原位自生Mg2Si-Mg-Zn-Si復(fù)合材料的合金化變質(zhì)機(jī)制及耐蝕性研究.pdf

1、鎂合金是已實(shí)用最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在汽車(chē)、電子電信、航空航天和國(guó)防軍事等領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景,其中通過(guò)合金化變質(zhì)原位自生鎂基復(fù)合材料是目前研究的熱點(diǎn)之一。
　　 本文以高Si含量的Mg2Si/Mg-Zn-Si復(fù)合材料為研究對(duì)象,采用OM、SEM、EDS、XRD、圖像分析軟件和電子高溫蠕變持久試驗(yàn)機(jī)等多種現(xiàn)代分析測(cè)試手段,并結(jié)合理論分析計(jì)算,系統(tǒng)研究了富La稀土、Ba單元和復(fù)合合金化對(duì)其顯微組織、腐蝕性能和力

2、學(xué)性能的影響,得到的主要結(jié)論如下:
　　 單元合金化對(duì)復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)影響的研究結(jié)果表明,富La稀土和Ba均有效地細(xì)化了Mg2Si/Mg-Zn-Si復(fù)合材料中的Mg2Si相,初生Mg2Si的平均尺寸減小為30μm,共晶Mg2Si尺寸也有所減小,分布更加均勻。富La稀土、Ba元素的變質(zhì)機(jī)理分別為:富La稀土作為表面活性元素,有效地毒化了Mg2Si的生長(zhǎng)步驟,抑制了它的異向生長(zhǎng)；Ba元素在凝固初期與Mg、Si元素形成BaMg2Si

3、2化合物,可以作為Mg2Si相有效的形核襯底,增加了Mg2Si的形核率,從而細(xì)化了Mg2Si。
　　 通過(guò)富La稀土和Ba的復(fù)合添加,起到了協(xié)同變質(zhì)Mg2Si的作用。初生Mg2Si變成了細(xì)小的多邊形狀,平均尺寸達(dá)到了20μm,數(shù)量較多；共晶Mg2Si數(shù)量明顯減少,且變成了短桿狀或顆粒狀,分布更加均勻。
　　 富La稀土、Ba單元合金化對(duì)Mg2Si/Mg-Zn-Si復(fù)合材料耐腐蝕性能影響的研究表明,添加1％富La稀土后,復(fù)

4、合材料的宏觀腐蝕速率為0.26g·m-2·h-1,較基體合金的(0.508g·m-2·h-1)降低了近50％,腐蝕電流密度也顯著降低；添加1％Ba后,宏觀腐蝕速率為0.326g·m-2·h-1,腐蝕電流密度為4.741×10-5J/(A·cm-2),降低了71.5％。
　　 通過(guò)復(fù)合添加富La稀土、Ba,Mg2Si/Mg-Zn-Si復(fù)合材料獲得了較單元合金化更優(yōu)的耐腐蝕性能。宏觀腐蝕速率較變質(zhì)前降低了53％,腐蝕電流密度降低了近

5、一個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 通過(guò)顯微硬度測(cè)試、室溫和高溫拉伸試驗(yàn)、高溫蠕變?cè)囼?yàn)等研究了富La稀土、Ba復(fù)合合金化對(duì)Mg2Si/Mg-Zn-Si復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合合金化使復(fù)合材料的平均顯微硬度略有升高,顯微硬度標(biāo)準(zhǔn)偏差減??；當(dāng)兩種合金元素的復(fù)合添加比例為1:1時(shí),復(fù)合材料的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度分別提高了45.7％和46.4％,延伸率分別提高了64.3％和62.5％；同時(shí),富La稀土、Ba合金化后Mg2Si/Mg-Zn-S