本文關(guān)鍵詞：Mg-Al-Ca-Mn合金的顯微組織、腐蝕性能及高溫氧化行為研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Al-Ca-Mn鎂合金 熱擠壓 第二相 腐蝕性能 阻燃性能

【摘要】：鎂及其合金具有一系列優(yōu)異的性能,是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,在汽車(chē)、航空航天、3C電子產(chǎn)品等行業(yè)具有較廣的應(yīng)用前景。然而其應(yīng)用潛力與現(xiàn)實(shí)之間存在著很大差距,究其原因在于鎂合金較差的耐腐蝕和阻燃性能,限制了鎂合金工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。因此,改善和提高鎂合金耐腐蝕和阻燃性能,對(duì)擴(kuò)展其工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。本文以第二相的調(diào)控為基本思路,采用半連續(xù)鑄造、合金化和熱變形的方法,并借助于金相觀察、掃描電鏡及能譜分析、X-射線衍射分析、電化學(xué)分析等手段,較系統(tǒng)地研究了鑄態(tài)和擠壓態(tài)Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金的微觀組織、耐腐蝕性能和阻燃性能,闡明了Ca、Al復(fù)合添加量及熱擠壓對(duì)合金顯微組織及耐蝕性的影響規(guī)律和機(jī)理,探討了含Ca鎂合金的高溫氧化和阻燃機(jī)理。主要研究結(jié)果如下：(1)分析了半連續(xù)鑄造Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金的組織特征,研究了Ca、Al元素添加量和熱擠壓對(duì)合金顯微組織的影響規(guī)律。結(jié)果表明：半連續(xù)鑄造Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金組織由粗大的α-Mg樹(shù)枝晶、細(xì)小層片狀α-Mg/Mg2C a和少量粗大條狀α-Mg/(Mg, Al)2Ca共晶體組成。Ca、Al元素能有效地細(xì)化合金晶粒,隨著Ca、A1元素含量的增加,合金的晶粒尺寸逐漸減小,共晶體數(shù)量增多且厚度增大,第二相對(duì)基體的分割作用增強(qiáng)。熱擠壓后,半連續(xù)鑄造組織中的粗大樹(shù)枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S晶,合金晶粒尺寸明顯細(xì)化,網(wǎng)狀共晶組織在三向應(yīng)力作用下被破碎成微米甚至納米級(jí)顆粒,沿著擠壓方向呈條帶狀分布。隨著擠壓比的增大,合金晶粒組織進(jìn)一步細(xì)化,網(wǎng)狀共晶體破碎更為充分,第二相條帶之間的橫向距離減小。(2)研究了Ca、Al元素添加量及熱擠壓對(duì)Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金耐蝕性的影響,分析了不同條件下合金的腐蝕形貌、腐蝕產(chǎn)物特征及腐蝕機(jī)理,并從晶粒尺寸、第二相特征和腐蝕產(chǎn)物膜等方面揭示了合金耐蝕性與顯微組織之間的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明：Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金在NaCl介質(zhì)中以晶間腐蝕為主；隨著Ca、Al含量的增加,半連續(xù)鑄造合金的自腐蝕電位提升,失重腐蝕速率和自腐蝕電流密度降低,耐蝕性增強(qiáng),擠壓態(tài)合金的耐蝕性則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。熱擠壓后,合金的失重腐蝕速率減小,自腐蝕電流密度降低,耐蝕性提高。晶粒細(xì)化所導(dǎo)致的基體特別是晶界處耐蝕性的提高,以及晶粒細(xì)化后所形成的相對(duì)穩(wěn)定和致密的腐蝕產(chǎn)物膜是熱擠壓后合金耐蝕性能提高的主要原因。尺寸較小、數(shù)量較多的第二相增加了電偶腐蝕效應(yīng),同時(shí)較散亂分布的第二相條帶對(duì)腐蝕的屏障作用減弱,使合金的耐蝕性隨擠壓比的增大而減弱。(3)研究了Ca元素含量對(duì)Mg-xAl-xCa-0.6M n合金起燃溫度和氧化行為的影響,從高溫氧化膜的形貌、物相及元素分布等層面對(duì)熔體表面氧化膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,結(jié)合相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算,探討了Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金的高溫氧化和阻燃機(jī)理,并建立了簡(jiǎn)易的高溫氧化模型。結(jié)果表明：Ca元素的添加能有效改善Mg-Al-Ca-Mn合金熔體表面氧化膜的質(zhì)量,顯著提高M(jìn)g-Al-Ca-M n合金的阻燃性能。隨著Ca含量的增加,合金起燃溫度升高：當(dāng)Ca含量為5.5%時(shí),合金起燃溫度高達(dá)1071℃。Mg-AI-Ca-Mn合金的高溫氧化膜具有三層復(fù)合結(jié)構(gòu),由表及里依次為CaO膜、MgO·CaO復(fù)合膜和Mg2Ca第二相顆粒。Mg-Al-Ca-Mn合金的高溫氧化過(guò)程可以分為三個(gè)階段：Ca與O2優(yōu)先反應(yīng)生成疏松的CaO氧化膜,同時(shí)內(nèi)層聚集少量的微米或納米級(jí)Mg2Ca顆粒；隨著反應(yīng)的持續(xù),Ca的活度降低,Mg與02反應(yīng)生成MgO,兩種氧化物互相填充結(jié)合,形成CaO·MgO復(fù)合保護(hù)膜；隨著溫度的升高,蒸氣壓不斷增大,氧化膜局部破裂,導(dǎo)致局部氧化甚至燃燒,并進(jìn)而擴(kuò)展至整個(gè)試樣。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Al-Ca-Mn鎂合金 熱擠壓 第二相 腐蝕性能 阻燃性能
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 前言12-13
• 1.2 鎂合金性質(zhì)及應(yīng)用13-14
• 1.2.1 鎂合金性質(zhì)13
• 1.2.2 鎂合金應(yīng)用13-14
• 1.3 鎂合金腐蝕14-23
• 1.3.1 鎂合金腐蝕行為14-15
• 1.3.2 鎂合金腐蝕形態(tài)15-19
• 1.3.3 鎂合金腐蝕影響因素19-20
• 1.3.4 提高合金耐蝕性的途徑20-23
• 1.4 鎂合金的氧化與阻燃23-26
• 1.4.1 鎂合金的氧化23-24
• 1.4.2 鎂合金高溫氧化影響因素24-25
• 1.4.3 鎂合金合金化阻燃25-26
• 1.5 本文研究目的及研究?jī)?nèi)容26-28
• 1.5.1 研究目的26
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容26-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及研究方法28-34
• 2.1 工藝流程28
• 2.2 合金制備28-31
• 2.2.1 成分設(shè)計(jì)28-29
• 2.2.2 合金熔煉29-30
• 2.2.3 半連續(xù)鑄造30
• 2.2.4 熱擠壓變形30-31
• 2.3 成分及組織分析31
• 2.3.1 成分分析31
• 2.3.2 光學(xué)顯微觀察31
• 2.3.3 XRD物相分析31
• 2.3.4 掃描電鏡觀察31
• 2.4 耐蝕性能分析31-32
• 2.4.1 浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)31-32
• 2.4.2 電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)32
• 2.5 阻燃性能分析32-34
• 第3章 Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金的顯微組織34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 半連續(xù)鑄錠組織分析34-37
• 3.2.1 合金成分分析34
• 3.2.2 合金物相分析34-36
• 3.2.3 合金組織特征分析36-37
• 3.3 Ca、Al添加量對(duì)合金組織的影響37-38
• 3.4 熱擠壓對(duì)合金組織的影響38-41
• 3.5 分析與討論41-45
• 3.5.1 鑄造方式對(duì)合金組織的影響41-43
• 3.5.2 Ca、Al元素對(duì)合金組織的影響43
• 3.5.3 熱擠壓對(duì)合金組織的影響43-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 Mg-xAl-xCa-0.6Mn合金的腐蝕行為研究47-67
• 4.1 引言47
• 4.2 Ca、Al元素添加量對(duì)合金耐蝕性的影響47-54
• 4.2.1 腐蝕速率47-48
• 4.2.2 極化曲線48-49
• 4.2.3 腐蝕形貌49-50
• 4.2.4 腐蝕產(chǎn)物50-51
• 4.2.5 分析與討論51-54
• 4.3 熱擠壓對(duì)合金耐蝕性的影響54-65
• 4.3.1 腐蝕速率54-56
• 4.3.2 極化曲線56-58
• 4.3.3 腐蝕形貌58-60
• 4.3.4 腐蝕產(chǎn)物60-61
• 4.3.5 分析與討論61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 第5章 Mg-Al-Ca-Mn合金的高溫氧化機(jī)理研究67-81
• 5.1 引言67
• 5.2 Mg-Al-Ca-Mn合金氧化現(xiàn)象67-68
• 5.3 Mg-Al-Ca-Mn合金起燃溫度68-69
• 5.4 高溫氧化膜結(jié)構(gòu)分析69-75
• 5.4.1 高溫氧化膜試樣的制備69-70
• 5.4.2 高溫氧化膜形貌特征70-72
• 5.4.3 高溫氧化膜XRD分析72
• 5.4.4 高溫氧化膜EDS分析72-75
• 5.5 高溫氧化熱力學(xué)分析75-77
• 5.6 高溫氧化與阻燃機(jī)理分析77-78
• 5.7 高溫氧化模型78-79
• 5.8 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻(xiàn)82-90
• 致謝90-91
• 附錄A 攻讀工程碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文91

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 付世偉;Al、Ca添加對(duì)Mg-Al-Ca-Mn合金組織和力學(xué)性能的影響[D];重慶大學(xué);2015年

2 張曉東;低成本超高強(qiáng)Mg-Al-Ca-Mn合金顯微組織及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 張孟軍;Mg-Al-Ca-Mn合金的顯微組織、腐蝕性能及高溫氧化行為研究[D];湖南大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1071491