【正文】 分析結果 元素 重量 % 原子 % 凈強度 凈強度誤差 MgK 0 AlK ZnK 觀察 AZ91DRE 鎂合金在不同溫度下處理 4 小時的顯微組織，如圖 46，我們發(fā)現(xiàn)在圖 （ a） 中 β （ Mg17Al12）相呈現(xiàn)不規(guī)則形狀分布在基體中，非網狀結構，因為溫度較低 β （ Mg17Al12）相還未完全溶解，但是經過處理呈現(xiàn)圓潤形狀。 。從圖 （ c） 中我們可以看出， AlMn 相在集體中的溶解量進一步減少， β （ Mg17Al12）相進。 AlMn 相逐漸溶解。 (a) (b) 169。在圖 43 所示各個固溶處理條件下， AlMn 相逐漸減少。 圖 41 AZ91D 鎂合金不同溫度處理 2 小時的顯微組織 (a)530℃； (b)540℃； (c)550℃； (d)560℃； 觀察 AZ91D鎂合金在不同溫度下處理 4 小時的顯微組織，如圖 42，我們 發(fā)現(xiàn)隨固溶溫度增加， β （ Mg17Al12）相先是析出較多，但在達到 560℃時， β （ Mg17Al12）相晶界開始逐漸溶解，并出現(xiàn)斷網現(xiàn)象。說明在此溫度下 β （ Mg17Al12）相已經受損，因為此時的溫度比較高。在 560℃4h 及 540℃ 8h 條件下部分晶界開始溶解，這是因為此時的處理溫度已經比較高，時間較長。據報道 [2425]MgAl 系鎂合金中的 AlMn 金屬間化合物主要有 Al6Mn、Al4Mn、 AlMn、 Al8Mn5四種 ,形狀主要有針狀、十字狀、花朵狀及顆粒狀 ,大小為 —30μ m。能譜分析 3 311 可以看到灰白色的 β （ Mg17Al12） 相 分布在晶界上，晶界邊緣分布著 (α +β )共晶相，針狀的 Al4Ce 相分布在晶內，晶內也存在著少量的針狀相。 圖 21 試驗用加熱設備管式電阻爐圖片 （ 2）金相實驗設備： NiKonEPIPHOT300 金相顯微鏡（如圖 22 1XB 光學顯微鏡。 實驗設備 （ 1）固溶處理實驗設備：本實驗所采用的熱處理儀器為管式電阻爐 ,型號SK2110（如圖 2— 1）額定功率 1KW,額定溫度 1000℃ ,爐膛尺寸 Φ 40X600,質量為35Kg。在試樣上涂上指甲油，留出 5mm 5mm 的位置，后晾干鎂合金試樣。 腐蝕劑選用 75mL 無水乙醇 +25mL 蒸餾水 +1mL 冰醋酸 +1mL 硝酸 ，腐蝕 120— 160 秒，待出現(xiàn)亮灰色用酒精清洗，電吹風吹干。要盡量使觀察面水平。 （ 2）打磨。 （ 2）將 AZ91D、 AZ91DRE 鎂合金進行金相觀察，觀察固溶處理前的試樣，與經過不同時間處理的試樣的顯微組織進行比較分析。 X 射線衍射實驗所使用的材料 從未作任何處理的 AZ91D 鎂合金上用手鋸切下 10mm 20mm 20mm 試樣選擇 20mm 20mm 面進行打磨，選擇 280、 3 400、 600 號砂紙進行打磨，打磨完畢用無水乙醇沖洗干凈。近年來 ,稀土合金的研究有了很大發(fā)展，世界各國紛紛制定有利于鎂合金產業(yè)發(fā)展的政策，稀土在鎂合金中的應用開發(fā)條件逐漸成熟，隨著稀土鎂合金的優(yōu)良特性逐步為人們所接受，其應用市場也將更廣闊 [21]。 Drits 等開發(fā)的一系列耐熱高強 WE型鎂合金，因具有良好的力學性能已廣泛應用于賽車及航空飛行器的變速箱殼體 ,并可在汽車發(fā)動機箱體、變速箱殼、舵桿件、氣缸蓋、支撐柱等部件中得到使用 [20]。因此鎂合金液中降低 Cl 元素將其限制在一定范圍內有助于減慢鎂合金的腐蝕。到目前為止 ,稀土元素如 Y、 Sc、 Gd 在耐熱鎂合金 中的作用研究已取得突破性進展。從合金強化相上來分析，含有 S相和 CuAl2等相的合金，一般采用自然時效，而需要在高溫下使用或為了提高合金的屈服強度時，就需要采用人工時效來強化。因而表面層硬度明顯高于心部硬度。長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 10 各種稀土元素在鎂中的溶解度相差很大， Y在鎂中的極限固溶度最大，為 ％； Nd居中，為 ％； La和 Ce 最小，分別為 ％和 ％。鋅含量大于 ％時對防腐性能有負面影響。鋁可改善壓鑄件的可鑄造性，提高鑄件強度。以色列最近也研制出用于航天飛行器上的兼具優(yōu)良力學性能和耐蝕性能的變形鎂合金 ,法國和俄羅斯開發(fā)了魚雷動力源變形鎂合金陽極薄板材料 [11]。根據不同的耐蝕性要求 ,選擇化學表面處理、陽極氧化處理、有機物涂覆、鍍、化學鍍、熱噴涂等方法處理。產綜研進行了諸多與鎂合金有關的技術開發(fā)工作 ,如 ,消除了鎂合金重大缺點之一，降低著火燃燒危險性的新合金“阻燃性長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 6 鎂合金”的開發(fā)、鎂合金表面改質技術的開發(fā)以及采用 FSW 的鎂合金焊接等。實驗證明 ,即使在高壓狀態(tài)下 ,在 175℃的高溫下放置約 100h,這種鎂合金也不會變形 ,可用來生產變速機的包裝盒等形狀復雜的部件。各大筆記本電腦廠商都將大量采用鎂合金機殼 ,以取代碳纖維機殼和鋁合金機殼。 ③ 振動吸收性良好 :比阻尼容量為鋁合金的 10～ 25 倍 ,鋅合金之 115 倍 ,吸震能力優(yōu)異 ,用在可攜式設備上有助于減少外界震動源對內部精密電子、光學組件的干擾。 鎂合金零件的性能 : ① 質量輕 ,密度僅為 ,是鋁的 2/3,鋼的 1/4,換用鎂合金可減輕整車重量 ,間接減少了燃油消耗量。這些問 題必將給鎂業(yè)良性發(fā)展帶來嚴重后果。 本論文 考察固溶處理對 MgAlZn 洗合金顯微組織和耐腐蝕性能的影響，揭示不同固溶處理時間和固溶處理溫度對 AZ91D 鎂合金 及含混合稀土（ Ce， La） 的 AZ91D長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 2 鎂合金的顯微組織和 抗腐蝕性能 的影響規(guī)律。但是普通鎂合金的機械、耐蝕、耐高溫性能較低，從而限制了其應用范圍。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并 向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 I 摘 要 論述了 MgAlZn 系合金經過固溶處理后組織和耐腐蝕性能的變化。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。鎂合金廣泛應用于航空、航天、交通工具、 3C 產品、紡織和印刷行業(yè)等。近年來 ,稀土合金的研究有了很大發(fā)展 ,世界各國紛紛制定有利于鎂合金產業(yè)發(fā)展的政策 ,稀土在鎂合金中的應用開發(fā)條件逐漸成熟 ,隨著稀土鎂合金的優(yōu)良特性逐步為人們所接受 ,其應用市場也將更廣闊 [1]。但是，快速發(fā)展的同時，帶來一些問題：如工藝簡單，技術裝備落后，環(huán)境惡劣，資源、能源浪費比較嚴重，產品質量不夠穩(wěn)定等。 鎂合金在汽車上的應用： 鎂合金壓鑄件具有重量輕、延伸率高 ,減震性能強、屏蔽性能好、易加工、易回報等諸多優(yōu)良特性 ,以及良好的社會效益和經濟效益 ,目前已被發(fā)達國家廣泛用于汽車儀表板、座椅支架、變速箱殼體、方向操縱系統(tǒng)部件、發(fā)動機罩蓋、車門、框架、發(fā)動機缸體等零部件上。 ② 剛性較高 :比剛性與鋁合金、鋅合金相近 ,但為一般塑料的 10 倍 ,在強度上優(yōu)長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 4 于塑料材料。由于鎂合金成型的優(yōu)良率與產品品質 ,鎂合金的板片制造、成型加工與表面處理將成為主流技術。日本長岡技術科學大學開發(fā)出一種耐熱性能優(yōu)良、易于加工的鎂合金 ,在鎂中添加了鈣、稀土類元素以及鋅等成分 ,鈣和稀土類元素提高了材料的耐熱性 ,鋅增加了其柔軟性。與市售FRP(強化塑料 )產品相比 ,重量大約可減輕 25%。 ② 對鎂合金進行表面處理。英國開發(fā)出 MgAlB 擠壓鎂合金 ,用于核反應堆燃料罐。 合金 Al Zn Mn Si Cu Ni Fe Mg AZ31B （最小 ) （最大） （最大） （最大） （最大） 其余 AZ61A （最?。? （最大） （最大） （最大） （最大） 其余 AZ80A (最小 ) （ 最大） （最大） （最大） （最大） 其余 M1A （最大） （最大） （最大） 其余 ZK60A ~ （最?。? 長春工業(yè)大學本科畢業(yè)論文 8 合金元素對合金組織和力學性能的影響 合金元素對鎂合金的組織和性能有著重要影響，鎂合 金的主要合金元素有 Al、Zn 和 Mn等，有害元素有 Fe、 Ni 和 Cu等 [13]（見圖 12） 圖 12 合金元素對鎂合金的組織和性能的影響 (1) 鋁 在固態(tài)鎂中具有較大的固溶度，其極限固溶度為 ％，而且隨溫度的降低顯著減少，在室溫時的固溶度為 ％左右。鋅可以提高鑄件的抗蠕變性能。 (7) 稀土元素 常用的稀土元素 (RE)有 Y和混合稀土 (MM)，混合稀土包括 Ce、 Pr、 La、 Nd 等。 另外，由于冷卻速度的差異，導致壓鑄組織表層組織致密、晶粒細??；而心部組織晶粒 比較粗大。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時效 ，有些必須人工時效。大多數(shù)鎂稀土合金形成共晶反應 ,并且由于晶間熱穩(wěn)定性高的化合物存在 ,使 Mg2RE合金具有良好的蠕變性能 ,在 200℃～ 250℃時仍具有良好的抗蠕變性能。還有研究表明 ,在鎂合金采用熔劑精煉過程中常常引入氯化物 ,氯化物會污染鎂合金液 ,破壞合金表面的保護膜 ,形成微電池效應并造成坑蝕 ,增大合金表面的腐蝕速率 ,同時加劇吸氣。而稀土鎂合金的應用使產品的開發(fā)范圍大大拓寬。進一步開發(fā)使稀土成為主加元素，并研究稀土元素與鎂合金及其他元素 (如 Ca、 Zn 等 )之間的合金化機制，從而研制出最佳合金配比的特殊性能鎂合金。 耐腐蝕實驗所使用的材料 將做過金相實驗的試樣選擇被腐蝕的面用 800、 1000 號砂紙進行打磨，使其被腐蝕面同樣光滑，標記并保存，為下一步做處理做準備。 表 21 AZ91D 及 AZ91DRE 鎂合金 固溶處理方案 400℃ 440℃ 480℃ 530℃ 540℃ 540℃ 550℃ 2 小時空冷 A A A A/B A/B A/B A/B 2 小時水冷 A A A — — — — 4 小時空冷 A A A A/B A/B A/B A/B 4 小時水冷 A A A — — — — 8 小時空冷 — — — A/B A/B A/B A/B 注：表中 A代表 AZ91D 合金； B代表 AZ91D+%(Ce， La)合金 固溶處理實驗注意事項：將第一步準備好的試樣進行固溶處理，由于鎂合金較活潑，在接近融化的溫度下極易與空氣反應，所 以應放在玻璃管中加熱，再放鎂合金之前應先將玻璃管放入電阻爐中預熱，可以盡量排盡空氣，再放入鎂合金時動作應盡量迅速，并且隨鎂合金一起放入寫紙，由于固溶處理溫度較高，可以讓玻璃管中的紙張燃燒，反應掉玻璃管中的氧氣，可以盡力保護鎂合金不被氧化。用手鋸把大 塊的 AZ91D、 AZ91DRE 鎂合金切成 2立方厘米左右的試樣。用電動砂輪機把 固溶處理 好的試樣磨平。 （ 4） 腐蝕。 （ 3）涂漆。開始測量并記錄。 ⑤備有各種材料的工作管供選用 ,可以抽真空或通氣體保護。添加稀土 Ce， La 后 ，合金的 XRD 圖譜上除了α Mg 基體和 β （ Mg17Al12） 相 的峰，還出現(xiàn)了 Ce 相的峰。另外 ,在 AZ91DRE 鎂合金中通常含有一定量的 Mn,通常以固溶體和金屬間化合物兩種形式存在。 AZ91 及 AZ91RE 鎂合金固溶處理后顯微組織特征分析 圖 34 AZ91D 鎂合金固溶處理前與處理后的顯微組織 觀察 AZ91D 鎂合金固溶處理后的顯微組織如圖 34,對比未經固溶處理的 AZ91D鎂合金我們可以發(fā)現(xiàn)，經過固溶處理后 AlMn 相大部分溶解，經過固溶處理后晶粒明顯長大，在 540℃ 2h、 560℃ 2h 及 550℃ 4h 條件下我們可以觀察到，晶粒與未經固溶處理前明顯長大， 部分 β （ Mg17Al12）相有向α Mg 基體中溶解的趨勢。我們再來觀察固溶處理后的組織，隨著固溶溫度及時間的增加， AlMn 相逐漸溶解，晶界逐漸變的細小，在 400℃2h、 440℃ 2h， 480℃ 4h 的組織照片中，我們可以發(fā)現(xiàn) β （ Mg17Al12）相連 在一起，晶粒長大，但是晶界明顯溶解現(xiàn)象，但觀察 560℃以后的固溶處理照片我們發(fā)現(xiàn) β （ Mg17Al12）相逐漸溶解，粒化，在 560℃ 2h 及 4h 顯微組織，我們發(fā)現(xiàn)晶界已經開始溶解，出現(xiàn)了斷網現(xiàn)象，在 560℃ 2h 的圖像中我們發(fā)現(xiàn)了組織的過燒現(xiàn)象。這是因為這兩種處理條件的溫度較高，讓基體中的 β （ Mg17A