汪正保[1]2005年在《镁合金的强化机理与高温氧化行为》文中提出本文采用熔铸法制备了不同成分的镁合金,用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和万能拉伸机等现代分析手段研究了镁合金显微组织与力学性能间的关系和强化机制,以及镁合金的高温氧化燃烧行为。在AZ91D镁合金中加入适量锑,可使其组织细化,网状的Mg_(17)Al_(12)相也细化成短条状,同时生成新的强化相Mg3Sb2,可使AZ91D镁合金强度提高44MPa。但当锑含量超过0.7%时,Mg_3Sb_2相逐渐转化为粗针状,导致抗拉强度下降。在稀土阻燃镁合金中,随着稀土含量的增加,生成的条状铝-稀土相逐渐增加,使强度迅速下降。通过在稀土阻燃镁合金中加入一定量的锑,减少了条状Al_(11)RE_3相的量,同时生成颗粒状的锑-稀土相,使稀土阻燃镁合金的强度得到提高。镁合金高温氧化破坏形式有两种:点状破坏和晶界破坏。高温下晶界上低熔点第二相的熔化是引起晶界破坏的主要因素。稀土阻燃镁合金的抗高温氧化燃烧能力比铸态AZ91D镁合金要强,它的燃点比铸态AZ91D镁合金高约70℃。分析认为,稀土元素在阻燃镁合金高温氧化不同温度阶段所发挥的作用不同。低温阶段,稀土元素的存在可减少晶界低熔点第二相的生成、堵塞氧沿晶界向基体内部扩散,从而提高镁合金抗氧化燃烧能力; 高温阶段,稀土元素主要发挥表面元素效应的作用,以提高镁合金熔融状态下的阻燃能力。通过固溶处理消除铸态AZ91D镁合金晶界上的低熔点第二相,也可以提高AZ91D镁合金的抗高温氧化燃烧性能。
饶劲松[2]2010年在《混合稀土阻燃镁合金氧化行为的研究》文中研究表明镁合金是比重最轻的结构材料,具有高比强、高比模、高阻尼、电磁屏蔽能力强以及易回收等优异性能。但由于镁的化学性质活泼,极易氧化燃烧,给镁合金的存放、生产、加工和产品使用都造成较大的困难,成为阻碍镁合金推广应用和发展的重要因素。要解决这些问题唯一的途径就是提高镁合金的抗氧化性能。本课题从铸造镁合金生产中熔体阻燃的问题入手,归纳了目前常见的熔剂覆盖、气体保护、半固态成形和合金化等阻燃方法,对比分析了各种阻燃方法的特点和不足,总结出了合金化方法的优点和发展前景:如若能找到合适的合金化元素,将不仅能提高镁合金熔体的阻燃性能,而且同时还能提高镁合金高温(未熔状态)抗氧化性能和常温耐腐蚀性能,对不同状态下镁合金的氧化行为起到限制作用,相比其他方法将具有更加彻底的“阻燃”意义,可以实现利用同种同量的合金化元素,同时解决目前镁合金应用推广中所面临的大部分难题。本课题选取经成分优化配比的混合稀土(RE)作为合金化元素,添加到目前广泛应用的ZM5镁合金中。结果显示,适量的混合稀土不仅能提高镁合金熔体阻燃性能,而且还能明显改善镁合金的高温抗氧化性能和常温耐腐蚀性能。结合试验结果与理论分析,系统地研究了添加混合稀土对不同状态下镁合金抗氧化性能的作用机理,为成功开发混合稀土阻燃镁合金奠定了试验和理论基础。混合稀土能有效提高熔体状态ZM5镁合金的起燃温度。加入量为0.1%时,阻燃效果最好,起燃温度达到830℃,可以实现镁合金在大气条件下直接进行无保护熔炼和浇注。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)等手段,对混合稀土阻燃镁合金熔体表面氧化膜的形貌、物相、元素分布进行了检测,发现在ZM5-0.1%RE合金熔体表面形成的氧化膜完整致密,厚度在2.5～3.5μm左右,内部元素分布不均, RE元素具有显着的表面富集现象。该氧化膜具有双层结构,外层主要是初生的不具备保护性的MgO层,氧通过外层可继续向内扩散。由于RE在熔体表面富集,增大了熔体表面稀土元素的浓度,为RE优先于Mg发生氧化创造了有利的热力学条件,反应生成的RE2O3因P-B比η大于1,一方面能填补MgO膜中的孔洞,一方面由氧化发生体积膨胀而形成的压应力能促使MgO变得致密,从而形成了由MgO、RE2O3和Al2O3组成的致密内层,具备阻滞反应物在其内部扩散的条件。通过分析恒温氧化动力学曲线,致密的内层能有效阻滞反应物的扩散,使氧化过程由界面反应控制转为受扩散阻滞控制,氧化膜的抛物线生长规律,证明了表面氧化膜对熔体的保护性。混合稀土能有效提高ZM5镁合金高温抗氧化性能。利用升温氧化增重曲线(TGA曲线)对ZM5和ZM5-0.1%RE两种镁合金的高温抗氧化性能进行了比较。ZM5合金升温到500℃时,氧化增重开始加剧;ZM5-0.1%RE合金因具有比ZM5合金更好的高温抗氧化性能,氧化增重加剧的温度可以达到600℃。通过考察两种合金及其氧化后的微观组织,结合Mg-Al相图,发现镁合金高温氧化破坏起始于晶界,分布在晶界的β-Mg17Al12相熔点较低是造成这一现象的重要原因。在ZM5合金中加入后,低熔点β-Mg17Al12相的数量减少,从而减少了从晶界氧化的“突破口”;并且β-Mg17Al12相由连续的网状分布转为断续的弥散分布,使得Mg17Al12在高温下形成的液相不再连续,断绝了氧通过液相沿晶界连续扩散的通道;而且稀土与铝形成的铝稀土相也大部分与Mg17Al12相共生在晶界上,也能阻止氧化反应向内部渗透。所以加入0.1%RE混合稀土后,ZM5合金高温抗氧化性能得到提高,在切削试验中没有出现燃烧现象。同时,RE的加入,细化了基体晶粒,使得ZM-0.1%RE合金具备了较好的力学性能。综合混合稀土对镁合金熔体起燃温度的影响和对镁合金高温抗氧化性能的作用,提出了混合稀土阻燃镁合金的“二次起燃温度”假说,能为混合稀土阻燃镁合金的熔炼和试验起到一定的理论指导。混合稀土还能有效提高ZM5镁合金常温耐腐蚀性能。采用浸泡腐蚀失重法,对比分析了0.1%RE加入前后ZM5镁合金的自然腐蚀行为。结果表明,混合稀土的加入使镁合金基体晶粒变小,β-Mg17Al12相减少并呈弥散分布,降低了Al元素在基体晶粒中的偏析程度和第二相的电偶阴极作用,从而提高了镁合金的耐腐蚀性能。
邹永良[3]2003年在《稀土阻燃镁合金的研究》文中提出镁合金是比重最轻的结构材料，具有高的比强度、比刚度和良好的磁屏蔽性、阻尼性、切削加工性等优点。但由于镁的化学性质活泼，非常容易氧化、燃烧，导致镁合金无法在大气条件下直接进行熔炼和浇注。氧化燃烧现象一直困扰着镁合金的生产，严重地阻碍了镁合金产品的大规模应用。目前一般采用熔剂覆盖法和气体保护法熔炼生产镁合金，或采用半固态射铸成形工艺以降低作业温度，但都存在着不少缺点。通过合金化的方法来达到阻燃的目的将是镁合金研究的发展方向。本课题采用合金化的方法来提高镁合金的抗氧化性能。针对目前广泛应用的ZM5镁合金，通过添加稀土镧、铈和混合稀土，在镁合金液面上形成一层结构致密并且具有耐久性的保护膜，阻止氧气的进一步侵入和镁蒸气的向外挥发，不再产生镁的剧烈氧化燃烧现象。考察了分别加入镧、铈和混合稀土以及不同加入方式和不同加入量对ZM5镁合金起燃温度的影响，同时还考查了微量铍对含混合稀土的ZM5镁合金起燃温度的影响。研究了镁合金中加入稀土的阻燃机理以及对机械性能的影响。实验发现，混合稀土能明显提高ZM5镁合金的起燃温度。当混合稀土加入量为0.12%时，阻燃效果最好，提高起燃温度达到149℃。加入微量的铍能进一步提高含混合稀土的阻燃镁合金的起燃温度。通过研究，了解了镁合金氧化的过程以及氧化膜的组成，对合金高温氧化有了更清晰的认识。对于其它需要抗氧化的金属或合金的抗氧化研究可以起到指导、借鉴作用。同时，由于对镁合金的需求日益广泛，合金化阻燃可以大大提高镁合金的生产效率，减少环境污染，降低生产成本，使镁合金的应用更加广泛。稀土阻燃镁合金的研究，将大大促进我国镁合金的生产和应用，促进镁合金工业的发展。对于我国正在逐步采用镁合金的汽车、摩托车和电子等行业也将产生极大的推动作用。同时也将为我国稀土金属材料的开发和应用提供广阔的前景，从而可以充分开发利用我国丰富的稀土资源。
杨巧莲[4]2005年在《阻燃镁合金的研究现状及发展前景》文中提出综述了国内外镁合金生产过程中的防燃方法,并指出了各种方法的优缺点。加强阻燃镁合金的研究,特别是稀土阻燃镁合金的研究和应用,可使我国的镁资源优势转化为镁产业优势。
史中方[5]2010年在《镁—稀土中间合金对工业纯镁阻燃性及显微组织影响的研究》文中研究表明镁合金是目前工程应用中最轻的结构材料,所以在强烈呼吁节能减排的今天,一系列镁合金的开发和应用成为了材料工作者们的研究重点。镁合金有许多优点,诸如:轻质高强、良好的电磁屏蔽性、良好的尺寸稳定性和易回收等等。然而,由于镁的较强化学活性,镁合金构件应用时的温度范围受到了限制。比如,高温下镁合金构件的各方面性能均严重恶化:抗腐蚀性降低和易燃等等。所以,阻燃镁合金的开发越来越重要。本课题为了寻找阻燃机理的本质,实验中采用工业纯镁(纯度为99.95%)和不同种类的镁-稀土中间合金(Mg-Ce、Mg-Y、Mg-Nd、Mg-Dy)为原料进行合金的熔炼。实验中以工业纯镁为基体,分两种方式向其中加入稀土中间合金:一种是加入一种中间合金,稀土质量百分比分别为0.5%、1%、5%、10%,另一种是向Mg0.5Y中加入不同种类的中间合金(Mg-Ce、Mg-Dy),加入的质量百分比依次为1%、3%、5%。然后对制备的合金进行一系列的测试和研究,包括:燃点测试、氧化膜的电镜分析(SEM、XRD和EDS)、金相观察以及硬度测量。经研究发现,当工业纯镁中只加入一种中间合金时,燃点测试值随着稀土含量的增加均呈“V”形变化,其中稀土含量为1%时合金的燃点值最低,结合合金组织的判断,其中Mg0.5Y的综合性能最好。以Mg0.5Y为基体,向其中加入一种其他种类的中间合金(Mg-Ce、Mg-Dy),经研究发现,Mg0.5Y5Dy的综合性能比Mg0.5Y还要好。其氧化膜的EDS和XRD图谱显示出氧化膜是由MgO、Y2O3和Dy2O3组成,结构致密且氧化膜与基体结合良好。其显微组织明显细化,硬度值较高。综上所述,多元微量的稀土元素不仅对于工业纯镁的阻燃有促进作用,而且还能改善组织提高性能,所以稀土类阻燃镁合金的开发前景广阔。
赵奇强[6]2005年在《添加轻稀土提高镁合金起燃点的研究》文中进行了进一步梳理采用新材料和新技术,生产重量轻、耗油少和符合环保要求的新一代汽车和摩托车是现在汽车摩托车制造商所迫切追求的目标。据测算,汽车每减重10%,耗油将减少8%～10%,如果每辆车能使用70kg的镁合金,CO2的年排放量就能够减少30%以上,因此镁合金作为实际应用中最轻的结构金属材料,在汽车的减重和性能改善中所起的重要作用受到人们的重视。但是,由于镁合金的力学性能和耐高温性能较差,使其在使用中受到很大的限制。因此,研究解决镁合金的这些问题就摆在眼前,本课题通过实验主要研究了AZ91D镁合金的耐高温性能和一些力学性能。实验发现在AZ91D镁合金中加入少量的混合轻稀土可显着的提高镁合金的起燃点,我们本次实验研究了AZ91D镁合金的起燃点,其中混合轻稀土质量百分含量分别为0%,0.2%,0.4%,0.6%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%和3.0%,结果表明:当稀土含量小于2.0%时,AZ91D镁合金的起燃点随着稀土添加量的增加而升高;稀土含量为2.0%时起燃点最高,达到798℃,比无稀土镁合金起燃点640℃提高了158℃;当混合轻稀土含量大于2.0%时,起燃点开始下降。实验还对添加了混合稀土的AZ91D镁合金进行了力学性能测试,结果显示当稀土的含量为2.0%时,镁合金的冲击韧性最好,达到5.17J/cm2,同时还测试了显微硬度,混合稀土含量为2.0%的试样取得了最高的硬度值109.5HV0.5/20。为此,我们对这九种不同混合轻稀土含量的镁合金进行了金相分析,由金相图得出,随着混合轻稀土含量的增加,晶粒细化,同时β相数量减少和尺寸变小,呈小块状弥散分布于晶界处。当混合轻稀土含量为0.6%时,合金组织中观察到了杆状化合物,当混合轻稀土含量为2.0%时,合金晶粒细化效果最佳,且观察不到任何网状的β相,同时杆状化合物数量达到最多。但当混合轻稀土含量为2.5%时,杆状化合物数量不增加,且杆状化合物有粗化的趋势,正是由于稀土元素吸附在了β相的顶端,阻碍了其长大,从而细化了晶粒,提高了冲击韧性。另外,稀土元素在镁合金表面的聚集可以和氧化镁组成复合氧化膜,从而加大了镁合金氧化膜的致密度,由此起到了很好的阻燃作用。
范益, 李华基, 饶劲松, 周书才[7]2006年在《稀土阻燃镁合金研究进展》文中进行了进一步梳理综述了稀土阻燃镁合金的阻燃机理及其研究的最新进展。相比单一稀土元素的添加,混合稀土可以更好的提高镁合金的起燃温度。
郝孝博[8]2008年在《镁合金阻燃行为及其强化机理的研究》文中指出本文采用熔铸法制备了不同成分的镁合金,用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪等现代分析手段研究了镁合金显微组织和强化机制,以及镁合金的高温氧化行为。氧化膜经过XRD物相分析和XEM能谱分析得知主要由Ce_2O_3、Al_2O_3和MgO组成。表层由MgO组成,Ce_2O_3与Al_2O_3一起填充MgO孔隙形成了中间层,氧化膜中间层致密度足以阻挡氧的进入。在AZ91D镁合金中加入1%Ce后,其燃点提高约60℃。因此镁合金的阻燃性能得到提高。将合金元素Sb加入到稀土阻燃镁合金中,Sb与Ce优先生成金属间化合物CeSb,同时减少了大量长棒状Al_4Ce相生成的可能性,并且形成的颗粒状CeSb具有形核作用,从而细化晶粒。将合金元素Y加入到稀土阻燃镁合金中, Y优先与Al结合形成热稳定相Al_2Y,它作为α-Mg枝晶Mg_(17)Al_(12)相的形核剂,促成晶核的形成,从而细化了合金的铸态组织。实验表明:将合金元素Sb加入到稀土阻燃镁合金中,由于CeSb相的出现,其燃点又有所降低。
黄晓锋, 周宏, 何镇明[9]2002年在《镁合金压铸过程中的阻燃研究及其进展》文中研究指明综述了国内外在压铸过程中所采用的阻燃方法。在这些阻燃方法中 ,添加合金元素法对镁合金阻燃具有明显作用 ,富Ce稀土的添加同样对镁合金的阻燃具有显着作用。试验结果表明富Ce稀土的添加可使镁合金起燃温度提高 70℃。认为中国镁合金防燃的重点应放在普通冷室压铸机条件下通过添加稀土加以解决
赵世喆[10]2009年在《稀土元素对AZ31变形镁合金燃烧性的影响》文中指出通过向AZ31变形镁合金中分别加入Mg-Ce和Mg-Gd中间合金,制备出不同稀土含量的镁合金,系统地研究了稀土添加量镁合金碎屑燃烧性的影响。并与铸态镁合金进行对比,研究了轧制过程对镁合金燃烧性的影响。实验结果表明稀土Ce和Gd能够显着地提高变形镁合金碎屑的燃点。当稀土元素的添加量小于它在镁合金中的固溶度时,变形镁合金碎屑的燃点随着添加稀土元素量的增加而提高;当稀土元素的添加量大于它在镁合金中的固溶度时,镁合金碎屑的燃点随着添加稀土元素量的增加而降低。研究发现固溶在镁合金中的稀土是改善镁合金燃点的主要原因,而铝稀土相的形成对变形镁合金碎屑燃点的提高起到阻碍作用。轧制过程降低了稀土变形镁合金碎屑的燃点。轧制引起的镁合金晶界变化是导致其燃点下降的主要原因。通过对轧制前后镁合金的组织、燃点及氧化膜分析,建立了轧制前后镁合金氧化比较模型,分析和讨论了轧制过程对镁合金燃烧性影响的机理。通过对稀土变形镁合金氧化热力学分析,建立了变形稀土镁合金的氧化模型,分析和讨论了稀土变形镁合金的氧化机理。
参考文献：
[1]. 镁合金的强化机理与高温氧化行为[D]. 汪正保. 武汉科技大学. 2005
[2]. 混合稀土阻燃镁合金氧化行为的研究[D]. 饶劲松. 重庆大学. 2010
[3]. 稀土阻燃镁合金的研究[D]. 邹永良. 重庆大学. 2003
[4]. 阻燃镁合金的研究现状及发展前景[J]. 杨巧莲. 铸造设备研究. 2005
[5]. 镁—稀土中间合金对工业纯镁阻燃性及显微组织影响的研究[D]. 史中方. 河北工业大学. 2010
[6]. 添加轻稀土提高镁合金起燃点的研究[D]. 赵奇强. 重庆大学. 2005
[7]. 稀土阻燃镁合金研究进展[J]. 范益, 李华基, 饶劲松, 周书才. 重庆科技学院学报. 2006
[8]. 镁合金阻燃行为及其强化机理的研究[D]. 郝孝博. 河北工业大学. 2008
[9]. 镁合金压铸过程中的阻燃研究及其进展[J]. 黄晓锋, 周宏, 何镇明. 特种铸造及有色合金. 2002
[10]. 稀土元素对AZ31变形镁合金燃烧性的影响[D]. 赵世喆. 吉林大学. 2009
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