原位自生Mg2Si-Mg-Zn-Si復合材料的合金化變質機制及耐蝕性研究.pdf

1、鎂合金是已實用最輕的金屬結構材料,在汽車、電子電信、航空航天和國防軍事等領域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景,其中通過合金化變質原位自生鎂基復合材料是目前研究的熱點之一。
　　 本文以高Si含量的Mg2Si/Mg-Zn-Si復合材料為研究對象,采用OM、SEM、EDS、XRD、圖像分析軟件和電子高溫蠕變持久試驗機等多種現(xiàn)代分析測試手段,并結合理論分析計算,系統(tǒng)研究了富La稀土、Ba單元和復合合金化對其顯微組織、腐蝕性能和力

2、學性能的影響,得到的主要結論如下:
　　 單元合金化對復合材料的組織結構影響的研究結果表明,富La稀土和Ba均有效地細化了Mg2Si/Mg-Zn-Si復合材料中的Mg2Si相,初生Mg2Si的平均尺寸減小為30μm,共晶Mg2Si尺寸也有所減小,分布更加均勻。富La稀土、Ba元素的變質機理分別為:富La稀土作為表面活性元素,有效地毒化了Mg2Si的生長步驟,抑制了它的異向生長；Ba元素在凝固初期與Mg、Si元素形成BaMg2Si

3、2化合物,可以作為Mg2Si相有效的形核襯底,增加了Mg2Si的形核率,從而細化了Mg2Si。
　　 通過富La稀土和Ba的復合添加,起到了協(xié)同變質Mg2Si的作用。初生Mg2Si變成了細小的多邊形狀,平均尺寸達到了20μm,數(shù)量較多；共晶Mg2Si數(shù)量明顯減少,且變成了短桿狀或顆粒狀,分布更加均勻。
　　 富La稀土、Ba單元合金化對Mg2Si/Mg-Zn-Si復合材料耐腐蝕性能影響的研究表明,添加1％富La稀土后,復

4、合材料的宏觀腐蝕速率為0.26g·m-2·h-1,較基體合金的(0.508g·m-2·h-1)降低了近50％,腐蝕電流密度也顯著降低；添加1％Ba后,宏觀腐蝕速率為0.326g·m-2·h-1,腐蝕電流密度為4.741×10-5J/(A·cm-2),降低了71.5％。
　　 通過復合添加富La稀土、Ba,Mg2Si/Mg-Zn-Si復合材料獲得了較單元合金化更優(yōu)的耐腐蝕性能。宏觀腐蝕速率較變質前降低了53％,腐蝕電流密度降低了近

5、一個數(shù)量級。
　　 通過顯微硬度測試、室溫和高溫拉伸試驗、高溫蠕變試驗等研究了富La稀土、Ba復合合金化對Mg2Si/Mg-Zn-Si復合材料力學性能的影響。結果表明,復合合金化使復合材料的平均顯微硬度略有升高,顯微硬度標準偏差減?。划攦煞N合金元素的復合添加比例為1:1時,復合材料的室溫和高溫抗拉強度分別提高了45.7％和46.4％,延伸率分別提高了64.3％和62.5％；同時,富La稀土、Ba合金化后Mg2Si/Mg-Zn-S