稀土La对汽车用AZ91D镁合金腐蚀行为的影响

以汽车用AZ91D镁合金为研究对象,添加一定量的稀土La元素,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、XRD衍射仪、静态腐蚀失重法以及NaCl溶液浸泡等方法分析基体及稀土镁合金显微组织结构、耐腐蚀性、相结构、元素分布,并对稀土La元素改善AZ91D镁合金耐腐蚀性行为机制进行分析与讨论。结果表明:在AZ91D镁合金中w(La)=1.0%时,细化了晶粒,β-Mg_(17)Al_(12)相由较大板块状转变为细片状组织,并广泛密集的分布在基体中;用w(NaCl)=3.5%的溶液浸泡12 h、24 h、36 h、48 h后的静态腐蚀失重结果表明,加入La后AZ91镁合金的腐蚀速率、腐蚀坑均远小于未加La的AZ91D镁合金的腐蚀速率和腐蚀孔洞;分析结果表明合金中晶粒的细化、元素偏析程度的减弱、β-Mg_(17)Al_(12)相数量的增多、β相的密集分布结构以及Al-La、Al-Mn-La新相的出现,提高了基体在NaCl溶液中的自腐蚀电位,从而使基体的耐蚀性有了一定程度的改善。     

La和Nd复合添加对AZ91镁合金铸态组织和性能的影响

利用SEM和XRD等方法研究了总添加量为2.5%(质量分数, 下同)的单加或复合添加La和Nd的AZ91镁合金的铸态显微组织和相组成,并测试和分析了合金的室温力学性能。结果表明：单加或复合添加2.5%的La和Nd使AZ91合金中的β相Mg17Al12数量明显减少。单加La和单加Nd在AZ91合金中形成的稀土相分别是针状的Al11La3和块状的Al2Nd;二者复合加入时两种稀土相同时出现,Al11La3相和Al2Nd相的尺寸较单加时有所减小,其相对含量与两种稀土元素添加量成正比。当复合添加La和Nd时,Al11La3相中的部分La和Al2Nd相中的部分Nd分别被Nd和La置换。相对于单一添加,复合添加La和Nd能更显著地改善AZ91的力学性能。本实验研究的合金中,AZ91+1.0%La+1.5% Nd合金力学性能最好,其铸态合金的抗拉强度和延伸率分别为235 MPa和10%     

稀土对AZ91镁合金干湿交替循环腐蚀行为的影响

镧铈(La,Ce)混合稀土的添加改变了AZ91镁合金微观组织和元素分布。La元素与Ce元素在AZ91镁合金中以不同的形式存在,一部分固溶在镁合金基体中,一部分参与生成了针状的Al4(La,Ce)相和粒状的Al_(10)Ce_2Mn_7相。稀土添加后AZ91镁合金中β相的体积分数有所降低,Al元素分布由晶界向晶内迁移。对不同添加量的稀土镁合金在模拟融雪剂溶液中的干湿交替循环腐蚀行为的研究结果表明,La、Ce混合稀土的添加,可以增加镁合金表面膜的致密度。虽然混合稀土降低了镁合金的自腐蚀电位,但腐蚀电流密度相比较于AZ91明显降低。SECM结果则表明,稀土添加可以减少镁合金表面微区的活性点数量。     

稀土铈、镧合金化对AZ91腐蚀行为的影响

向AZ91镁合金添加不同含昔的稀土铈或镧,研究了它们对镁合金组织结构和腐蚀性能的影响.结果表明,在AZ9 1镁合金中添加了稀土铈、镧能改善β相分布,起到细化晶粒的作用,并且有少量细小针状的金属间相γ相生成(MgAlRE).少量的稀土铈和镧加入能明显降低AZ91的析氢速率,使AZ91镁合金的自腐蚀电位负移,自腐蚀电流下降,有效提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能.     

添加稀土Er于熔剂中对铸态AZ91镁合金组织与性能的影响

研究了熔炼时在熔剂(42%MnCl2 53%LiCl 5?F2,质量分数,%)中添加稀土Er对铸态AZ91镁合金显微组织、力学性能、断口形貌以及腐蚀行为的影响。结果表明:在熔剂中添加稀土Er能够去除镁合金熔炼过程中产生的熔剂夹杂,净化镁合金熔体,提高铸态AZ91镁合金的拉伸性能和耐腐蚀性能;当熔剂中添加10%的稀土Er时,镁合金的抗拉强度σb和伸长率δ分别从156MPa和1.8%上升到最大值220MPa和4.1%;同时,镁合金在5%NaCl水溶液中的腐蚀速率从1.20mg/(cm2.d)下降到最小值0.15mg/(cm2.d);然而,随着稀土Er在熔剂中添加量的进一步提高,合金中开始有φ-(Al7ErMn5)和τ-(Al66.7Mg23.3Er10)等含有稀土Er的相生成,消耗了合金中的Al和Mn元素,改变了β-(Mg17Al12)相的形态;而且沿枝晶界附近分布的粗大φ-(Al7ErMn5)相降低了枝晶之间的结合力,使得合金的σb和δ下降;同时,部分网状的β-(Mg17Al12)相断裂,呈离散的块状,导致合金的腐蚀速率增加;熔剂中添加稀土Er不改变镁合金的断裂机理,断裂机制仍为准解理断裂。     

微量B对AZ91镁合金显微组织与力学性能的影响

以AZ91-0.5Sr镁合金为研究对象,利用XRD、SEM以及拉伸性能测试研究了微量B对AZ91-0.5Sr镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,添加Al-3B中间合金后,AZ91-0.5Sr合金的晶粒有所细化.AZ91-0.5Sr合金是由α-Mg固溶体和离异共晶形成的β-Mg17Al12相组成.添加B后,合金中出现新相Al4Sr.加入w(B)=0.03%后,合金的平均晶粒尺寸由原来的约125 μm降低到约80 μm.AZ91-0.5Sr合金的抗拉强度和伸长率分别是137 N/mm2和1.9%.加入w(B)=0.09%以后,合金的抗拉强度达到151 N/mm2,提高了10.2%,力学性能有所改善.     

稀土元素对AZ91D镁合金组织与性能的影响研究

采用稀土元素La对AZ91D镁合金进行材料改性,以提高该合金的力学性能与耐磨性。结果表明:AZ91D+La合金的晶粒及硬质β-Mg_(17)Al_(12)相较AZ91D镁合金要明显细化,并且AZ91D+La合金铸态组织中存在针状的稀土Al4La相。加入稀土元素La的AZ91D合金的硬度、屈服强度、伸长率和拉伸强度分别增长了14.77%、16.67%、12.12%、19.02%,且添加La的AZ91D合金较未添加稀土La的AZ91D镁合金具有更好的耐磨性。     

Nd和Ce对AZ91镁合金组织和力学性能的影响

利用SEM和XRD等方法研究了总含量为2.5%的单独或复合加入Nd和Ce的AZ91镁合金的铸态显微组织和相组成,并测试和分析了合金的室温力学性能.结果表明,单独加Nd和单独加Ce的AZ91合金中形成的稀土相分别是块状的Al2Nd相和针状的Al11Ce3相,二者混合加入时两种稀土相同时出现,两种稀土相的相对含量与两种RE元素的相对含量相关.当混合加入Nd和Ce时,合金的Al2Nd相中的部分Nd和A11Ce3相中的部分Ce分别被Ce和Nd置换;Nd和Ce的加入可以明显改善AZ91合金的力学性能,其原因与稀土相消耗基体中部分Al、RE的晶粒细化、弥散强化等有关.其中AZ91+1.0Nd+1.5Ce合金的力学性能最好,其铸态合金的抗拉强度和伸长率分别达到240 MPa和11%.     

β相对Mg-Al系镁合金板材耐腐蚀性能的影响

为了研究β相对Mg-Al系镁合金板材腐蚀性能的影响,通过析氢试验和电化学阻抗谱等测试方法,研究了AZ31B,AZ91D1和AZ91D2三种镁合金轧制态板材的腐蚀性能。结果表明,在w(Na Cl)=3.5%的Na Cl溶液中,三种镁合金的耐腐蚀性能为:AZ91D2镁合金耐腐蚀性能最好,AZ91D1镁合金的其次,AZ31B镁合金耐腐蚀性能较差。通过光学显微镜和扫描电子显微镜等方法测量了试样表面腐蚀产物的形貌,发现AZ31B和AZ91D2镁合金出现点状腐蚀,而AZ91D1镁合金则出现丝状腐蚀。在AZ31B镁合金中,β相含量非常少,并且比较粗大,在腐蚀过程中对合金的耐腐蚀性能起降低作用,而AZ91D1和AZ91D2镁合金中第二相含量较多,降低了合金的自腐蚀性能,AZ91D2镁合金中第二相颗粒比AZ91D1镁合金的更细小,并且含量也较多,因此其耐腐蚀性能最好。     

铈对AZ91压铸镁合金组织及电偶腐蚀性能的影响

采用微观分析、电偶腐蚀试验、极化曲线分析等方法对AZ91-xCe压铸镁合金(x=0,0.85,1.7%)的微观组织及电偶腐蚀行为进行了研究。结果表明:稀土Ce细化了-αMg、-βMg17Al12相,在合金中形成针状和块状金属间化合物Al11Ce3,通过优化合金微观结构,减少合金腐蚀表面的活性点,生成含有稀土氧化物的腐蚀产物膜,提高了AZ91镁合金的抗电偶腐蚀性能。     

Ca对镁合金组织、力学性能和腐蚀性能的影响

研究了Ca对AZ91D镁合金显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响.当AZ91D中加人的Ca含量大于1.0%时,β相(Mg17Al12)减少,并且在晶界上形成了网状分布的Al2Ca相.拉伸测试表明,当加入Ca含量小于1%时,可以提高合金的常温抗拉强度和延伸率,继续增大Ca含量时合金的力学性能明显下降.当AZ91D中加入的Ca含量达到1.0%时,常温抗拉强度和延伸率较AZ91D分别提高了8.2%和29.3%,并且腐蚀速率下降为AZ91D的17.2%.其原因主要是由于形成了网状分布的Al2Ca相,使镁合金的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,从而阻碍了镁合金的腐蚀.     

稀土钕对AZ31B镁合金铸态组织和性能的影响

通过金相分析、扫描电镜分析及化学成分分析等测试手段,对添加不同含量稀土Nd的AZ31B镁合金的显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,稀土Nd的添加,形成了高熔点、高热稳定性的Al4Nd和Mg12Nd稀土相,细化了晶粒;减少了β-Mg17Al12相的数量,改变了β-Mg17Al12相的形态;微量稀土Nd的加入可以提高AZ31B镁合金的强度和塑性,改善合金的力学性能,使其强度达到210MPa,相对于AZ31B镁合金提高了42MPa.     

稀土Ce含量对AZ91D镁合金组织和性能的影响

研究了稀土Ce对AZ91D镁合金的显微组织、力学性能、腐蚀性能和磨损性能的影响。结果表明,向AZ91D镁合金中加入稀土Ce,出现了杆状化合物Al4Ce相,并提高了合金的室温力学性能。当稀土加入量为0.7%时,合金的抗拉强度和伸长率由117.4 MPa和4.0%提高至138.87 MPa和6.5%。进一步提高稀土含量,杆状化合物Al4Ce变得粗大,合金力学性能下降。AZ91D镁合金中加入稀土Ce可提高其耐蚀性,加入0.7%Ce的AZ91D镁合金的耐蚀性能提高了87%,当稀土Ce含量进一步提高时,AZ91D镁合金中的耐蚀性又变差。向AZ91D镁合金中加入稀土Ce,其耐磨性能也得到提高,当稀土Ce含量为1.0%时,合金耐磨性能最优,但只是略高于稀土Ce含量为0.7%时合金的耐磨性。综合本研究结果,稀土Ce的最佳加入量为0.7%。     

稀土钇对AZ80镁合金微观组织和性能的影响

采用扫描电镜(SEM),金相显微镜(OM),X射线衍射(XRD),拉伸试验及腐蚀失重等测试手段对添加不同含量稀土钇对AZ80镁合金微观组织和性能的影响进行了研究。结果表明,适量钇的添加使得AZ80镁合金的组织得到细化,β-Mg17 Al12相的数量显著下降,并且由连续网状分布变为断续、均匀分布,同时生成新的稀土相Al2Y。添加0.5%Y时,合金室温下抗拉强度达到199.286 MPa,伸长率为6.155%,分别增加了7.49%,7.98%,腐蚀速率为0.2585 mg.cm-2.d-1,仅为原始合金的48.07%,表现较好的综合性能。     

稀土元素对汽车座椅支架用AZ60镁合金力学性能的影响

试验研究了稀土元素和热处理工艺对AZ60镁合金材料性能的影响,分析了添加稀土后的AZ60镁合金的力学性能和物相组织。结果表明,AZ60镁合金最佳的稀土添加量为w(Ce)=0.525%、w(La)=0.375%。添加稀土后的AZ60镁合金在420℃固溶处理40 h、210℃时效处理12 h时,其性能最佳,抗拉强度为259.1 N/mm~2,伸长率为13.6%,冲击韧性值为9.5 J/cm~2。最佳物相组成为α-Mg、Mg_(17)Al_(12)、La_3Al_(11)及Ce_3Al_(11)。稀土元素添加可在基体内晶界处起到钉扎作用,使得镁合金材料在断裂过程中裂纹发生偏转,从而形成大量的撕裂棱,最终提高镁合金材料的力学性能。     

Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析、集气法及动电位极化曲线研究了微量Er对铸态AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响.结果表明:微量Er可细化AZ91镁合金的铸态组织,当AZ91镁合金中加入Er的含量不高于0.7%(质量分数)时,随着Er含量的增加,镁合金中的γ-Mg17Al12相由粗大、连续块状分布逐渐转变为细小、岛状均匀分布,并且有Al3Er相生成;同时,微量Er也可显著提高铸态AZ91的耐腐蚀性能,当Er含量为0.7%时,合金耐蚀性能大幅度提高,在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中浸泡的腐蚀速率为0.546 06 mg/(cm2·d),仅为常规AZ91镁合金的1/15;微量Er使得AZ91镁合金在3.5% NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,自腐蚀电流降低,从而提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能.     

稀土Nd对AZ31变形镁合金组织与性能的影响

研究在AZ31B变形镁合金中添加稀土Nd对AZ31B合金铸态和热轧退火态性能及组织的影响。结果表明:在AZ31B变形镁合金中添加Nd后,合金的铸态和热轧退火态的室温抗拉强度和伸长率均降低;加入的Nd与Al形成Al2Nd相,Nd还可以与Al和Mn形成Al-Nd-Mn化合物,剩余的Al还可以和Mg形成Mg17Al12相。含Al和Mn的金属间化合物削弱元素Al、Mn对镁合金的晶粒细化作用导致晶粒粗大,进而降低铸态AZ31B合金性能;热稳定性好的粗大第二相的出现也是导致合金铸态性能降低的原因,增大变形量使第二相得到充分破碎,会使板材力学性能得到改善。     

稀土Y+AZ91D镁合金的微观组织及耐蚀性研究

通过盐雾腐蚀试验,研究了稀土Y对AZ91D镁合金耐腐蚀性能的影响。用光学显微镜(OM)观察组织结构,应用XRD对其进行物相分析,采用静态失重法计算其腐蚀速率,比较含Y和不含Y的AZ91D镁合金的组织和耐腐蚀性能。结果表明,Y+AZ91D镁合金在NaCl溶液中具有优异的耐蚀性,并且随Y含量的增加,Mg17Al12相增多,针状组织Al4MgY也增多,细化了合金的微观组织,耐腐蚀性能也进一步得到提高。     

AZ91D+xNd压铸镁合金拉伸和疲劳断裂模式

压铸AZ91D镁合金中添加稀土Nd后,生成了新的稀土化合物Al11Nd3相,合金显微组织得到细化,力学性能得到提高,但是当Nd的添加量达到1.5%时,合金的力学性能又有所下降。AZ91D xNd合金拉伸断口具有准解理、撕裂棱及韧窝等韧性特征,但其断裂方式仍属于脆性断裂。含Nd的AZ91D合金疲劳裂纹萌生于试样的表面或亚表面下的孔隙或夹杂处,疲劳裂纹扩展区为平面状断面,含1.0%Nd合金的疲劳辉纹最为清晰,疲劳断口主要表现为脆性与韧性的混合断裂方式,局部存在准解理台阶与河流花样以及穿晶型和沿晶型二次裂纹。     

稀土镧对AZ91D镁合金组织及耐蚀性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及动电位极化测试等手段研究了稀土镧添加量对AZ91D镁合金组织和耐蚀性的影响。结果表明:镧的添加使AZ91D镁合金组织细化,β-Mg_(17)Al_(12)相的体积分数减小,并且由连续网状分布变为断续、弥散分布,同时生成新的稀土相Al_(11)La_3,其腐蚀速率明显降低,自腐蚀电位和耐蚀性得到提高。当镧的质量分数为1.0%时,镁合金的腐蚀速率为0.157mg·cm~(-2)·h~(-1),约为AZ91D镁合金的58%;腐蚀电流密度为8.8×10~(-4) A·cm~(-2),相对于AZ91D镁合金的显著降低;自腐蚀电位为-1 429mV(SCE),相比于AZ91D镁合金的自腐蚀电位提高了95.4mV。