Ce、Y對AZ91D鎂合金力學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,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鎂合金作為研究對象,研究了不同含量的稀土元素對AZ91D鎂合金顯微組織、力學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,并分析了稀土對合金耐蝕性的影響機理。采用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能譜(EDS)和X射線衍射儀(XRD)測試手段觀察分析了稀土元素對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。當向合金中加入0.69％Ce或0.88%Y時,合金的細化效果最明顯。對合金進行了室溫力學性能測試。結(jié)果表明:Ce或Y的加入明顯地改善了合金的綜合力學性能,當向合金中加入0.69%Ce或0.88%Y時,合金的綜合力學性能達到此范圍的最佳值。加入0.69%Ce的合金的抗拉強度、屈服強度

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對合金力學性能的作用。其一,合金組織的細化起到細晶強化作用;其二,形成的Al4Ce和Al2Y化合物以及細化的網(wǎng)狀β相彌散分布于晶界上起到第二相強化作用;其三,Y在Mg中的大量固溶起到固溶強化作用。利用鹽霧法和電化學法、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)為點蝕,且腐蝕從晶粒內(nèi)部向晶界擴散。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合金的腐蝕點較多且腐蝕產(chǎn)物堆積嚴重。而加入Ce和Y后,腐蝕點明顯減少并減小。通過分析確定了稀土Ce和Y對合金耐蝕性的作用。其一,合金組織的細化有利于合金耐蝕性的提高,因為網(wǎng)狀的β相變的細小并彌散分布于晶界上,有效的阻止了腐蝕的進一步擴展;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