Ca和Ce对阻燃镁合金组织和性能的影响

镁合金在熔炼过程中容易产生氧化燃烧,因此必须采取有效的措施对其加以保护,合金化是一种理想的阻燃方法.研究了添加不同Ce含量对Mg-Ca合金的阻燃性能、耐腐蚀性能以及力学性能的相关影响.结果表明:随着Ce含量的增加,使Mg-Ca合金的燃点大幅度提高;当Ce含量提高到1.2％时,镁合金的燃点达到780℃;Ce元素的添加使镁合金的晶粒细化,产生固溶强化和析出强化现象,镁合金的力学性能有明显提高.Ce元素与Mg形成金属间化合物Mg17Ce2,一方面致密的Mg17Ce2抑制腐蚀的进行,另一方面Mg17Ce2与基体Mg形成局部点偶腐蚀;当Ce含量为1.2％时,耐腐蚀性最好.     

Si、Ca和Ce混合添加对压铸镁合金疲劳性能的影响

研究了Si、Ca和Ce混合添加对压铸镁合金AZ91D在应力比R=0.1,循环基数N=107条件下的高周疲劳性能的影响.显微组织观察表明,当Si、Ca和Ce、Ca分别混合加入到AZ91D合金中时,合金组织细化,合金中分别出现Mg2Si和Al11Ce3新相,而没有含Ca相化合物出现.力学性能测试表明,随着Si、Ca和Ce、Ca的添加,合金的力学性能得到明显改善,但伸长率变化不大.疲劳性能测试表明,当合金中加入1.0%的Ce和0.4%的Ca时,合金的疲劳强度最高,达到83.5 MPa.含Si、Ca和Ce、Ca两种合金的疲劳断口都具有韧脆混合断裂特征.     

Ce含量对AZ31镁合金显微组织及耐蚀性能的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和失重腐蚀试验,研究了不同Ce加入量时AZ31镁合金的显微组织、相组成及其在3.5%NaCl溶液中浸泡后的表面腐蚀形貌及腐蚀速率。结果表明:AZ31镁合金的显微组织主要由α-Mg固溶体和β-Mg_(17)Al_(12)相组成;加入质量分数为1.0%Ce~3.5%Ce后,AZ31镁合金的组织主要为α-Mg固溶体和Al-Ce相。当Ce含量为1.0%时,Al-Ce相尺寸小、数量少且沿晶界分布;随Ce含量增加,Al-Ce相数量增加,且出现偏聚加重现象。当Ce含量≤1.4%时,随Ce含量的增加,AZ31镁合金浸泡腐蚀76 h后的失重腐蚀速率变化较小;但当Ce含量1.4%时,随Ce含量增加,该合金腐蚀速率急剧增大,耐腐蚀性能下降。向AZ31镁合金中加入Ce,形成了Al-Ce相,抑制了β-Mg_(17)Al_(12)析出。添加1.0%Ce时,AZ31镁合金耐腐蚀性能达到最佳。     

NdF3精炼处理对含Nd镁合金中Nd含量的影响

采用RJ-2熔剂中添加NdF3为混合精炼剂,对含Nd的AZ91D镁合金进行精炼处理。结果表明：熔剂中添加NdF3,较高的精炼温度有助于降低Nd损耗;合金中Nd含量随熔剂中NdF3增多而增大;镁合金晶粒得到细化,稀土相分布均匀。在760℃,加入合金质量2％的含20％NdF3的RJ-2熔剂精炼,可将合金中Nd损耗量从25．7％降低到2．86％。添加的NdF3与溶剂中的MgCl2和液态Mg反应生成的NdCl3和Nd,起到了降低原合金中Nd损耗的作用。     

Ce、Y、Sb对Mg-9Al-6Si合金中Mg2Si相形貌的影响

细化镁合金中的硅化镁(Mg2Si)相,并使其均匀弥散可有效改善合金力学性能.考查Ce、Y和Sb变质对铸态Mg-9Al-6Si镁合金(质量百分比)中Mg2Si相组织形貌及其尺寸的影响.结果表明,经过变质后,合金中的Mg2Si相由粗大树枝状变为小块状和枝晶状,且分布趋于均匀.Mg2Si枝晶的一次,二次轴长及枝晶间距都减小.Ce对Mg2Si相的细化效果最好,组织中块状Mg2Si相小而多.Mg2Si相的生长前沿的Ce、Y和Sb和它们的化合物,如Al11Ce3、Al2Y和Mg3Sb2相,有效地抑制了Mg2Si的异向生长,阻碍其长大,因此导致Mg2Si相细化.     

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%。     

Mg-Zn-Ca三元镁合金生物材料的腐蚀行为

以Zn与Ca为合金组元,采用熔融浇注法制备3种Ca含量分别为1%、2%和3%的Mg-Zn-Ca三元镁合金生物可降解材料,并对3种镁合金在Hank模拟体液中的质量损失腐蚀及电化学腐蚀行为进行研究。对不同腐蚀时间的合金表面形貌以及合金组织和相成分进行分析。结果表明:镁合金的腐蚀是从镁基相的点蚀开始的,含Ca量为1%的镁合金表现出良好的抗腐蚀性能;合金中Mg2Ca相的分布显著影响合金的耐腐蚀性能,合金体中Mg2Ca相的含量随着合金中Ca含量的增加而增加,导致合金的抗腐蚀性能变差。     

Ce含量对AZ91D镁合金组织及性能的影响

研究了不同Ce含量的AZ91D镁合金的晶粒尺寸、物相和力学性能。结果表明,Ce含量不同的AZ91D镁合金显微组织、物相和力学性能有较大差异;Ce含量在0.5%~1.5%范围内,随着Ce含量升高,晶粒尺寸逐渐细化;当Ce含量为1.5%时,晶粒尺寸最小,合金综合力学性能最高。     

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%.     

TiO2对镁锰牺牲阳极材料显微组织和电化学性能的影响

研究了含TiO2的熔剂对镁锰牺牲阳极材料显微组织和电化学性能的影响。结果表明，用含TiO2的熔剂对Si和Fe含量较高的纯镁处理后，镁熔体的Si和Fe的含量分别降到了0．0045％和0．005％。金相观察表明。TiO2的加入细化了晶粒。根据镁钛二元合金相图和X衍射图谱，有微量的钛固溶于镁基体中，并且没有发现第二相。当采用含20％TiO2的熔剂处理镁熔体时，镁阳极的电化学性能已经达到了行业标准。     

Mg-3Ce-1.2Mn-0.9Sc和Mg-3Ce-1.2Mn-1Zn镁合金铸态组织和力学性能的比较(英文)

比较研究了Mg-3Ce-1.2Mn-0.9Sc和Mg-3Ce-1.2Mn-1Zn镁合金的铸态组织和力学性能。结果表明:含Sc合金主要由α-Mg、Mg12Ce和Mn2Sc相组成,而含Zn合金则主要由α-Mg和Mg12Ce相组成。然而,含Sc和含Zn铸态合金中Mg12Ce相的形貌是不同的。含Sc合金中的Mg12Ce相主要呈颗粒状,而含Zn合金中的Mg12Ce相则主要呈连续和/或准连续的网状。同时,含Sc合金的晶粒较含Zn合金的相对较为细小。此外,虽然含Sc合金和Zn合金在室温和300°C下具有相似的抗拉性能,但含Sc合金在300°C和30MPa下持续100h后的抗蠕变性能较Zn合金的好。     

Ce、Y和Gd对Mg-3Sn-2Sr镁合金铸态组织和力学性能的影响(英文)

通过扫描电镜、X射线衍射、差热分析以及抗拉和蠕变性能测试等手段,调查和比较了Ce、Y和Gd对Mg-3Sn-2Sr镁合金铸态组织和力学性能的影响。结果表明:Mg-3Sn-2Sr三元合金主要由?-Mg、初生和共晶SrMgSn以及Mg2Sn相组成。当添加1.0%Ce、1.0%Y和1.0%Gd到Mg-3Sn-2Sr合金后,合金中分别形成了Mg12Ce、YMgSn、GdMgSn和/或Mg17Sr2相。同时,合金中初生SrMgSn相的形成被抑制,且呈针状的粗大初生SrMgSn相也被变质和细化。此外,添加1.0%Ce、1.0%Y和1.0%Gd均能同时改善Mg-3Sn-2Sr合金的抗拉性能和蠕变性能。在含Ce、Y和Gd合金中,含Ce合金的抗拉性能相对较含Y和含Gd合金的高。     

Melting characteristics of magnesium—lithium alloys

Mg-Li-Al alloys containing 4–14 wt% Li and 1.5 wt% Al have been prepared by melting Mg/Mg-Al master alloy and Li separately under MgCl2 + KCl + MgO + CaF₂ and LiCl + LiF flux covers, respectively, and mixing the two together. The observed lithium loss and the pick-up of impurity elements in the melt have been correlated with various physico-chemical phenomena occurring during melting. The effect of holding time on melt composition was also examined. The results indicate that it is possible to control the alloy composition within specified limits by the selection of proper melting fluxes and crucible materials and by restricting the holding time to the minimum possible. These findings suggest that flux-cover melting is a viable route for the production of sound cast ingots of highly reactive magnesium—lithium alloys.     

The role of crystallography and thermodynamics on phase selection in binary magnesium–rare earth (Ce or Nd) alloys

In-depth understanding of secondary-phase selection during solidification and ageing is a crucial factor underpinning microstructure design and alloy development. Experimental observations show significantly different behavior of secondary phase selection between the Mg–Nd and Mg–Ce systems. Mg–Nd alloys show a significant degree of metastability of secondary phase selection during solidification, with NdMg₁₂ forming upon slow cooling and NdMg₃ upon fast cooling. However, at high heat treatment temperatures and long enough times, Nd₅Mg₄₁ forms. In contrast, Mg–Ce alloys form CeMg₁₂ under a wide variety of casting conditions, and this phase remains stable even after long annealing times at high temperatures. However, both Mg–Ce and Mg–Nd alloys undergo a similar precipitation sequence during ageing. Based on recently developed thermodynamic data and crystallographic matching calculations, the phase selection in these two alloy systems under different processing regimes is well explained by the competition between the driving force (reduction in bulk Gibbs energy) and the nucleation energy barrier (increment of surface energy). The approach used here can be also applied to similar phase selection problems in other alloy systems.     

Mg-Y-Ce阻燃镁合金表面膜的阻燃机理

通过同时加入Y和Ce获得了阻燃效果优异的Mg-Y-Ce阻燃镁合金,实现了镁合金在大气条件下的无保护熔炼,Mg-Y-Ce合金由工业纯Mg(99.9%,质量分数)、Mg-25%Y(质量分数)中间合金和纯Ce(99.5%,质量分数)在电阻炉中于保护性气氛(CO2+0.5%SF6)下熔配而成。AES(PHI550 ESCA/SAM)和XRD(X’Pert Pro MPD)表面分析结果表明:当Mg-3Y-4.5Ce阻燃镁合金在高温下暴露于大气中时,其表面膜为双层膜,外层主要由Y2O3组成,而内层Y和Ce含量极低,以Mg和MgO为主。基于高温氧化热力学分析,建立了Mg-Y合金在高温下的选择性氧化模型,获得了Mg-Y合金能够发生选择性氧化的Y浓度阈值(约为7%,质量分数)。分析了Ce在Mg-Y合金选择性氧化中的第三元素效应,Ce起到了吸气剂的作用,可以抑制氧向合金内部扩散,从而抑制Y元素的内氧化。     

EFFECTS OF Ce ON CORROSION RESISTANCE OF AZ91D MAGNESIUM ALLOY

1. IntroductionM agnesium alloysare w idely used in autom otive, com m unicated, electronic and aerialindustriesand predicted to be one ofthe m ostim portantlow -density and high-strength m aterialsin the 21th centu-ry ow ing to theirlow density,high spec…     

Texture and stretch formability of rolled Mg-Zn-RE （Y, Ce, and Gd） alloys at room temperature

To develop a new magnesium alloy with excellent formability at room temperature, the effect of Y, Ce, and Gd addition on texture and stretch formability of Mg-1.5Zn alloys was carried out. The result shows that Y, Ce, and Gd addition in Mg-1.5Zn alloys can effectively weaken and modify the basal plane texture, characterized by TD-split texture in which the position of basal is titled from normal direction （ND） toward transverse direction （TD）. When Mg-1.5Zn alloy with Gd addition appears low texture intensity and TD-split texture, where the position of basal poles is tilted by about 4-35° from ND toward to TD, the largest Erichsen value of 7.0 and the elongation rate reaches 29.1% in TD direction. However, Y and Ce addition in Mg-1.5Zn alloys promote a large number of second phase particles, which cancel the contribution of the unique basal texture to stretch formability and ductility.     

退火热处理对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金结构和性能的影响

采用中频感应熔炼制备Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金,在0.03 MPa氩气氛围进行退火,退火温度分别为850,900和950 ℃,保温时间均为7 h。分别对合金的电化学性能、气态储氢性能和合金的微观结构进行研究。结果表明,合金在退火热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。合金中晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,相界面则减少,退火消除晶格应力、增加成分均匀性、增加储氢容量;同时有部分Mg在热处理过程中损失导致储氢容量的下降。900 ℃热处理使得Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5合金表现出较好的储氢性能,最大电化学放电容量为359 mAh/g,合金电极在100次循环后容量保持率为90.3%,气态储氢容量达到1.65%（质量分数,下同）。     

铸造Mg-RE-Zn-Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护 ,在大气环境下制备了Mg RE中间合金 ,并制备了Mg MM Zn Zr ,Mg Nd Zn Zr和Mg Nd Y Zr 3种稀土镁合金 ,对合金分别进行了热处理 ,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能 ,观察了合金的显微组织。结果发现 :含稀土元素Nd ,Y的试验合金有良好的热处理强化效果 ,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg MM Zn Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度 ,又可以提高镁合金的塑性 ,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂     

铸造Mg—RE—Zn—Zr合金的组织和性能

通过熔剂保护顺大气环境下制备了Mg-RE中间合金,并制备了Mg-MM-Zn-Zr,Mg-Nd-Zn-Zr和Mg-Nd-Y-Zr3种稀土镁合,对合金分别进行了热处理,测量了各种状态下试验合金的硬度、抗拉强度及伸长率等力学性能,观察了合金的显微组织。结果发现：含稀土元素Nd,Y的试验合金有良好的热处理强化效果,其硬度和抗拉强度都高出常用的Mg-MM-Zn-Zr合金。从过饱和固溶体中析出的细小弥散的含稀土元素强化相既可提高镁合金的强度,又可以提高镁合金的塑性,使合金由脆性断裂转化为韧性断裂。