二元Mg-Al合金铸态及ECAP态组织与性能研究

研究了不同Al含量镁铝二元合金铸态及等通道挤压(ECAP)态组织特征和性能.结果表明:铸态Mg-Al二元合金在含Al(10%～25%,质量分数,下同)范围内,随Al含量增加,α-Mg初晶体积分数逐渐减少,形态由不规则的团絮状变为蔷薇花状,直至小块状;共晶组织体积分数剧增,硬脆相β-Mg17Al12呈网状连续分布,α和β两相以共生生长方式成为片层状共晶组织;ECAP能明显破坏硬脆相β-Mg17Al12网状连续分布,细化共晶组织和初晶α,并能使初晶α中析出弥散细小的β,起到弥散强化作用,使不同Al含量的Mg-Al二元合金不仅抗拉强度得到显著提高,而且塑性获得极大改善,尤其是Mg-15Al合金,ECAP后抗拉强度σb从150 MPa提高到269.3 MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%.     

镁空气电池阳极材料的研究进展

镁空气电池由于低成本、高能量密度、高电化学当量等优点,在绿色清洁能源中备受关注。镁空气电池的研究发展仍受到极大阻碍,主要原因在于镁合金在应用过程中存在电池放电电压低、阳极利用效率低、自腐蚀速率大等问题。造成这些问题的原因在于镁合金本身存在的负差数效应、放电产物钝化、合金组织不均匀等。围绕镁空气电池阳极材料,首先对镁合金的阳极反应机理和存在的问题进行了总结,然后分别从合金化、塑性加工工艺、热处理工艺三方面综述了镁合金电化学性能的改善方法,最后展望了镁空气电池阳极材料的未来发展方向。     

铝含量对高铝镁合金凝固组织β相及力学性能的影响

浇注了不同含铝量的镁合金试样,并采用OM、SEM、EDS等分析手段研究了铝含量变化对凝固组织中β相含量及形貌的影响。结果表明:在亚共晶成分范围内,随含铝量的增加,共晶β-Mg17Al12相含量迅速增多,由网状逐渐转变为片状结构并形成共晶集群结构;镁合金的布氏硬度呈现出先增大再减小的趋势。     

海水电池用镁阳极的研究与应用

镁阳极材料具有电负性好,比能量高以及密度小等优异性能,在海水电池领域具有广阔的应用前景。综述了近年来国内外镁阳极海水电池的研究及应用,讨论镁阳极材料的活化机制和腐蚀行为,探讨合金元素和第二相对镁阳极电化学活性和耐腐蚀性能的影响,指出今后海水电池用镁阳极材料的发展应在充分研究合金元素活化机理和第二相影响的基础上,研制出自腐蚀速率更小、阳极利用率更高以及比能量更大的新型镁合金阳极材料。     

镁海水电池阳极活化机理研究

研制了新型Mg-Hg-X合金阳极材料,用扫描电镜(SEM)、能谱、X-射线衍射(XRD)和电化学测试等方法分析了镁合金阳极材料在海水介质中腐蚀前后的微观结构、表面形貌及表面元素的组成,研究了Mg-Hg-X合金阳极的溶解过程及活化机理.结果表明:在放电初期,Mg-Hg-X合金阳极材料中的第2相粒子随点腐蚀的发生直接脱落,形成腐蚀坑,随后Mg-Hg-X合金阳极溶解在介质中的合金元素离子与基体镁发生反应,再沉积于镁阳极材料表面的点蚀孔中,形成Hg、X的沉积层,破坏钝化膜的结构,降低了Mg-Hg-X合金阳极极化.使电极电位负移,同时沉积的具有高析氢过电位的Hg、X抑制了析氢腐蚀.     

铝-空气电池中合金阳极的腐蚀性能研究

研制了含有少量Zn、Bi、Te、In、Gu、Pb和Ti之中单个元素或多种元素的铝合金,它们有可能用于碱性铝-空气电池中作为燃料来使用.合金化元素含量<1%的二元合金,在50℃的4MKOH溶液中显示出的腐蚀速率比纯铝在同样介质中的腐蚀速率要高.添加两种或更多种合金化元素时,在开路中的腐蚀速率急剧降低到比纯铝的还低很多.已确认一些含Ga、In、Ti和P的铝合金有希望作为高性能的燃料.已发现压力加工(冷加工)对腐蚀速率几乎没有可再现的影响,但是Al-O.5%Ga合金除外,这个合金在最小加工量为50%的冷加工后可显示出不同的腐蚀速率.腐蚀速率数据还表明,含很少量的合金化元素就足以能提高合金的抗腐蚀性能,而含量超过临界值后,几乎不改善合金的抗腐蚀性能.     

铝空气电池Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料性能研究

研究了基于Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti为阳极材料的铝空气电池在0.6 mol/L NaCl溶液中的放电性能,测试了纯Al、纯Zn及Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极材料的自腐蚀速率、动电位极化曲线及电化学阻抗谱(EIS),利用扫描电镜(SEM)观察了3种材料放电后的腐蚀形貌。结果表明,作为空气电池阳极材料,与纯Al、纯Zn相比,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti阳极合金能提供更高的工作电势、阳极利用率和电容量。3种材料的自腐蚀速率依次为:AlAl-5Zn-0.02In-1Mg-0.05TiZn。SEM和EIS结果表明,Al-5Zn-0.02In-1Mg-0.05Ti合金放电后的表面均匀分布着小而浅的腐蚀坑,使合金在放电过程中保持高的活性。     

焊前固溶处理对铸态AZ91镁合金搅拌摩擦焊接接头组织和性能的影响

对AZ91镁合金进行了直接搅拌摩擦焊接及焊前预固溶搅拌摩擦焊接实验。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)和拉伸实验等分析了焊接接头的微观结构和力学性能。结果表明：直接搅拌摩擦焊接后接头搅拌区的微观结构由于晶粒细化和粗大第二相的破碎、溶解及再析出而得到改善,然而大量粗大的β相在焊缝后退侧过渡区连续性聚集,使得该β相与基体之间的界面成为裂纹萌生源。直接搅拌摩擦焊接头的拉伸强度及断后伸长率分为136.68 MPa和2.34%,对铸态AZ91镁合金在400℃固溶12 h后,其焊接接头的拉伸强度及断后伸长率分别为184.81 MPa和6.79%。尽管焊前预固溶搅拌摩擦焊接接头的搅拌区平均晶粒尺寸较直接焊接接头的稍大,但是微观结构较直接焊接更加均匀。说明预固溶处理能够显著改善焊缝区域第二相的分布,使镁合金变形协调性增加,显著提高了焊件的强度和塑性。     

Al—Li—Cu—Mg合金应力腐蚀性能及机理研究

利用恒应变速率方法研究了Al—Li—Cu—Mg合金的应力腐蚀开裂,包括时效条件及外加电位对应力腐蚀的影响,同时研究了试样表面相对氢浓度与外加电位及应力腐蚀时间的关系,实验结果表明,合金的应力腐蚀性能取决于时效条件,其中峰时效条件下最差,自然时效条件下最好,应力腐蚀敏感性及试样表面氢浓度与外加电位有关,阳极电位增加应力腐蚀敏感性,阴极电位低于临界电位时加速应力腐蚀,认为合金在应力腐蚀过程中阳极溶解与氢脆机制联合作用。     

固溶温度对AZ80镁合金析出相β-Mg17Al12及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及拉伸试验等研究了铸态AZ80镁合金经不同固溶温度保温处理后析出相β-Mg17Al12及性能变化.研究表明,随固溶温度的升高,AZ80镁合金晶界及枝晶间的粗大网状β-Mg17Al12相由于溶解而逐步减少,有呈不连续、细小颗粒状均匀分布在α-Mg基体内的一次析出相β-Mg17Al12出现;由于析出相β-Mg17Al12的数量减少、细小颗粒化,降低了析出相强化的作用,使材料的整体硬度HB明显下降,抗拉强度和伸长率显著提高,屈服强度只有少量下降.     

Mg对Al-Zn-Sn阳极合金组织与电化学性能的影响

为提高Al-7Zn-0.1Sn(质量分数,%)牺牲阳极的电化学性能,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动电位极化、电化学阻抗等方法,研究了不同含量的Mg对Al-7Zn-0.1Sn合金微观组织和电化学性能的影响。结果表明:Mg可使Al-7Zn-0.1Sn合金从粗大枝状晶向等轴晶转变;适量Mg可改善Al-7Zn-0.1Sn合金的电化学性能;随着Mg含量增加,合金电位负移、电流效率逐步提高;当Mg含量为2%时,合金具有最好的综合电化学性能。     

热电池阳极材料Li—B合金的密度分析

根据Li-B化合物的六方结构模型，计算了热电池阳极材料Li-B合金随B含量变化的理论密度曲线。采用阿基米德方法分别测量了含24％（摩尔分数）B的Li-B合金反应完全并经冷挤压后的样品和未经第二次放热反应中间样品的密度，综合分析了以往不同研究者所测量的结果，结果表明，反应充分并消除合金中孔隙后合金的实验密度值与理论计算值一致，以往造成实验偏差的主要原因是样品中存在孔隙，中间样品的密度与Li-B元素混合计算密度一致，它支持在第一次反应和第二次反应之间B熔化在Li中的观点。     

镁含量对Al-Ga-Mn阳极合金组织和电化学性能的影响

制备了5种不同Mg含量的Al-Ga-Mn-Mg阳极合金,通过扫描电镜观察了合金的显微组织和腐蚀形貌,并测试了合金在40℃、4 mol·L-1Na OH溶液中的开路电位、交流阻抗谱、极化曲线及恒电流放电曲线,从而研究了Mg含量对Al-Ga-Mn合金组织和电化学性能的影响。结果表明:在Al-Ga-Mn合金中加入Mg元素之后,组织中析出相数量明显增多且均匀分布;另外,Mg元素显著改善了合金的电化学性能,降低其析氢速率。当Mg含量为1.5%时,合金表现出较优的综合性能,具有均匀的腐蚀形貌和较负开路电位、工作电位。     

Influence of Ca addition on valence electron structure of Mg_(17)Al_(12)

1　INTRODUCTIONMagnesiumalloyshaveemergedaspotentiallygoodcandidatesfornumerousapplications ,especiallyinautomotive ,aerospaceandelectronicindustry .Theirgoodproperties ,suchaslowdensity ,highspe cificstrengthandgooddampingcapacity ,makethemthepromisingreplacementsforotherstructuralmate rials,forinstance ,steel,castiron ,andevenalu minum[1,2 ] .Thewidelyusedmagnesiumalloysbe longtoMg Al Zn (AZ)series ,suchasAZ91(Mg 9Al 1Zn) ,whichhaveexcellentcastability ,goodroomtemperaturemechanicalp…     

Mg17Al12基储氢合金的表面复相改性

采用机械球磨法制备Mg17Al12合金,系统研究了球磨时间对Mg17Al12形成过程的影响;并以球磨12 h的Mg17Al12合金为基体,添加5%、10%（质量分数）的Ni、Cu单质,通过机械球磨对合金进行表面复相改性。采用P-C-T测试仪测定合金的储氢性能,研究添加不同质量分数的单质对Mg17Al12合金储氢性能的影响。结果表明：球磨12 h Mg17Al12的吸氢速率较慢,吸氢时间较长,需在1400 min达到最大吸氢量为4.1%（质量分数）,接近其理论吸氢量4.4%,Mg17Al12的吸放氢过程是可逆的。Cu对Mg17Al12进行表面复相改性,可以显著改善其吸氢动力学性能,添加5%Cu和10%Cu的合金在623 K,240 min的吸氢量分别为4.07%和3.9%。经过Cu和Ni复相改性后的Mg17Al12具有较好的放氢性能,添加5%Cu合金在553 K放出3%的氢气。Ni对Mg17Al12进行表面复相改性,对其性能有一定的提高,但是和Cu相比,并不明显     

Al-Zn-Sn-Ga阳极腐蚀过程的电化学阻抗谱

通过测定Al-Zn-Sn-Ga阳极在3.5%NaCl(质量分数)溶液中浸泡不同时间的电化学阻抗谱(EIS),研究该阳极的腐蚀发展过程和腐蚀特征。结果显示:当合金刚被浸入3.5%NaCl溶液时,EIS谱为反应电阻很大的容抗弧,表明此时合金处于钝化态;随着浸泡时间的延长,EIS谱中高频段的容抗弧明显减小且低频段出现感抗弧,合金进入点蚀期;继续延长浸泡时间,EIS谱中除高频段的容抗弧和中、低频段感抗弧外,在低频段出现另一容抗弧,合金处于点蚀扩展期;随着浸泡时间的继续增加,低频段感抗弧消失,EIS谱由两个容抗弧组成,合金达到均匀腐蚀期。因此,合金的腐蚀由钝化态开始,经点蚀期和点蚀扩展期,达到均匀腐蚀期。     

AM60镁合金与铜合金及铝合金偶接后的大气腐蚀行为

研究了AM60铸造镁合金与H62铜合金、LY12铝合金组成的电偶对在北京地区室外曝晒3个月和6个月后的大气电偶腐蚀行为及规律.结果表明:镁合金始终是电偶对中的阳极,当其与H62铜合金和LY12铝合金偶接时,其腐蚀速率增加1～7倍;镁合金与H62铜合金偶合后,其大气电偶腐蚀效应大于其与LY12铝合金组成的电偶对的大气电偶腐蚀效应;在6个月的实验周期内,随着曝晒时间的延长,镁合金在北京地区大气环境中的电偶腐蚀效应呈上升趋势;试样表面润湿时间短是造成AM60镁合金在北京曝晒第一个实验周期(2003.12～2004.2)的电偶腐蚀低于第二个由实验周期(2004.3～2004.5)的主要原因;北京地区高自然降尘量对镁合金电偶腐蚀将起到加速的作用.