【正文】 Z91D+%(Ce,La)鎂合金的顯微組織圖上最好標(biāo)注上(a),(b)（a）AZ91D；（b）AZ91D+%(Ce,La)圖 3—3 Mg—Al合金二元相圖綜上，未經(jīng)固溶處理的AZ91D及AZ91DRE鎂合金顯微組織主要由αMg基體，和分布在晶界處的β（Mg17Al12）相，還有AlMn相組成，β相呈不規(guī)則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)MgAl合金相圖（圖33所示）可知，此類合金中主要存在αMg和β（Mg17Al12）兩種相。還有研究[2627]表明,AZ91DRE鎂合金經(jīng)固溶處理后有4種不同形態(tài)和位相關(guān)系的β相析出。據(jù)報(bào)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,—30μm。鑄態(tài)AZ91RE鎂合金主要由αMg、離異β（Mg17Al12）相和共晶組織(αMg+βMg17Al12)組成[22],其中β相對(duì)AZ91RE鎂合金的性能影響已得到廣泛的研究[23],但人們對(duì)共晶組織中的共晶α相認(rèn)識(shí)非常有限,甚至經(jīng)常將共晶α相和先析α相混為一談。由圖（a）可以看出，未固溶處理的AZ91鎂合金其晶界不清晰，晶界是呈網(wǎng)狀分布的，且是連續(xù)分布。由此可以推斷，加入一定量Ce，La后，合金的組織由αMg基體，β（Mg17Al12）相和少量的Al4Ce相組成。能譜分析3311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(nèi)，晶內(nèi)也存在著少量的針狀相。重量:28kg.圖22 NiKonEPIPHOT300金相顯微鏡（3）極化曲線實(shí)驗(yàn)設(shè)備：如圖23 LK9805電化學(xué)分析儀圖22 LK9805電化學(xué)分析儀第三章 固溶處理對(duì)MgAlZn系鎂合金顯微組織的影響 AZ91及AZ91RE合金的顯微組織特征分析通過(guò)XRD對(duì)AZ91RE分析，如圖31所示，我們可以確定AZ91D鎂合金主要由αMg基體和β（Mg17Al12）相組成。微調(diào)靈密度: 10X；UIS物鏡5X,10X,20X,50X,100X；放大倍數(shù)501000。觀察方法：明視場(chǎng)/暗視場(chǎng)/微分干涉/簡(jiǎn)易偏振光。圖21 試驗(yàn)用加熱設(shè)備管式電阻爐圖片（2）金相實(shí)驗(yàn)設(shè)備：NiKonEPIPHOT300金相顯微鏡（如圖22 1XB光學(xué)顯微鏡。④可制成多點(diǎn)控溫,溫度梯度按需要設(shè)定。②室溫升溫至最高使用溫度≤60min。3℃ 控溫精度：≤177。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）固溶處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備：本實(shí)驗(yàn)所采用的熱處理儀器為管式電阻爐,型號(hào)SK2110（如圖2—1）額定功率1KW,額定溫度1000℃,爐膛尺寸Φ40X600,質(zhì)量為35Kg。最后，利用電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)軟件。然后，將極化曲線試樣的銅絲與工作電極連在一起，然后把試樣、輔助電極、參比電極一起放入NaCl溶液中。首先，%的NaCl溶液。在試樣上涂上指甲油，留出5mm5mm的位置，后晾干鎂合金試樣。在打孔機(jī)上鉆一個(gè)孔，并在孔上捆一根銅線。砂紙編號(hào)應(yīng)選擇3400﹑800；保證每道砂紙經(jīng)過(guò)相互垂直的磨削方向。將腐蝕好的試樣放在金相顯微鏡下觀察，選擇無(wú)缺陷、有代表性且特征明顯的組織照相并保存。腐蝕劑選用75mL無(wú)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(fēng)吹干。試樣使用大量無(wú)水乙醇清洗干凈并且在腐蝕前保存在無(wú)水乙醇中，拋光后的試樣應(yīng)盡可能光亮，且腐蝕后光學(xué)顯微鏡下觀察無(wú)劃痕。固溶處理后的AZ91DRE使用細(xì)的拋光膏在呢子、絨布上拋光。砂紙編號(hào)應(yīng)選擇280、400、600、1000；保證每道砂紙經(jīng)過(guò)相互垂直的磨削方向。要盡量使觀察面水平。 金相實(shí)驗(yàn)的過(guò)程（1）打磨。（4）收集。（3）加熱。（2）打磨。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 固溶處理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程（1）切割。（5）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，處理。（3）將一塊未作處理的AZ91D鎂合金試樣做X—RAY衍射實(shí)驗(yàn)，分析其組成。（2）將AZ91D、AZ91DRE鎂合金進(jìn)行金相觀察，觀察固溶處理前的試樣，與經(jīng)過(guò)不同時(shí)間處理的試樣的顯微組織進(jìn)行比較分析。所以我們選用的是較低溫度下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)所用試樣為20mm10mm10mm規(guī)格的鎂合金。由于AZ91鎂合金具有高溫易氧化的特性，其熔點(diǎn)是596℃，實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備無(wú)法完全隔絕空氣，且鎂合金材料都不是在高溫下工作。保存，準(zhǔn)備觀察。 耐腐蝕實(shí)驗(yàn)所使用的材料將做過(guò)金相實(shí)驗(yàn)的試樣選擇被腐蝕的面用800、1000號(hào)砂紙進(jìn)行打磨，使其被腐蝕面同樣光滑，標(biāo)記并保存，為下一步做處理做準(zhǔn)備。首先采用電動(dòng)切割機(jī)切割，再用手鋸切割，之后用砂輪機(jī)打磨而成。 固溶處理實(shí)驗(yàn)所使用的材料固溶處理實(shí)驗(yàn)所使用的試樣時(shí)無(wú)規(guī)定尺寸的長(zhǎng)方形試樣。 本論文的主要研究?jī)?nèi)容本論文考察共榮處理對(duì)MgAlZn系合金顯微組織和耐腐蝕性能的影響，揭示不同固溶處理時(shí)間和固溶處理溫度對(duì)AZ91D鎂合金及含混合稀土（Ce，La）的AZ91D鎂合金的現(xiàn)為組織和耐腐蝕性能的影響規(guī)律。進(jìn)一步開(kāi)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(jī)制，從而研制出最佳合金配比的特殊性能鎂合金。在變形鎂稀土合金方面的研究還很不足，稀土合金化作用的研究在國(guó)際上還不成熟,其作用機(jī)制也還存在爭(zhēng)論，輕稀土與重稀土元素產(chǎn)生交互作用、稀土與雜質(zhì)元素的交互作用，抑制元素的偏析、凈化與變質(zhì)作用,以及GP區(qū)的形成，沉淀硬化和析出強(qiáng)化等都有待進(jìn)一步深入研究。因此，研究開(kāi)發(fā)稀土鎂合金在我國(guó)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),合理利用稀土資源，開(kāi)發(fā)含稀土的高強(qiáng)、耐熱、耐蝕性能鎂合金，不但能進(jìn)一步增加鎂合金材料在汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，也可促進(jìn)鎂合金材料在新領(lǐng)域中的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用，也為稀土材料的應(yīng)用開(kāi)辟出十分廣闊的領(lǐng)域。在石油化工中，由于鎂對(duì)燃料、礦物油和堿等具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，故所開(kāi)發(fā)的阻燃耐蝕稀土鎂合金可用來(lái)制造、保存和運(yùn)送這類液體的導(dǎo)管、箱體和貯罐由于稀土鎂合金具有較好的生物相容性和無(wú)毒性，故有望用作為人工骨接材料，代替現(xiàn)有金屬夾具，從而減少病人第二次取出夾具的手術(shù)，這又將開(kāi)辟一個(gè)新的應(yīng)用天地。而稀土鎂合金的應(yīng)用使產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)范圍大大拓寬。中航與有色金屬總公司聯(lián)合研制的稀土高強(qiáng)鎂合金B(yǎng)M25已代替部分中強(qiáng)鋁合金,在殲擊機(jī)上獲得應(yīng)用。在我國(guó),高性能的稀土鎂合金以前主要應(yīng)用于航空航天、導(dǎo)彈等軍工領(lǐng)域,但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,現(xiàn)在軍工和民用領(lǐng)域均有了較大拓展。清華大學(xué)鄭偉超等人針對(duì)AZ91合金試驗(yàn)后,%的混合稀土可降低AZ91D合金Cl元素含量至106級(jí),添加稀土能將Cl元素限制在較低水平,從而提高鎂合金的抗腐蝕作用[19]。還有研究表明,在鎂合金采用熔劑精煉過(guò)程中常常引入氯化物,氯化物會(huì)污染鎂合金液,破壞合金表面的保護(hù)膜,形成微電池效應(yīng)并造成坑蝕,增大合金表面的腐蝕速率,同時(shí)加劇吸氣?！兑谩防顏唶?guó)等人針對(duì)Mg2Zn2Zr 系合金加入稀土Y做了大量工作,得出在Mg2Zn2Zr系合金中添加w(Y)=%,可使合金抗拉強(qiáng)度有較大提高,并認(rèn)為Y可在合金中起變質(zhì)作用,改善合金的金相組織,同時(shí)在擠壓工藝條件下,能在合金內(nèi)產(chǎn)生大量彌散細(xì)小的Y2Zn和Mg2Y相,彌散強(qiáng)化合金,同時(shí)產(chǎn)生亞晶組織。國(guó)內(nèi)研制開(kāi)發(fā)的Mg2Be2RE稀土鎂合金,其著火點(diǎn)可提高250℃,且力學(xué)性能與AZ91D相當(dāng),是一種很實(shí)用的阻燃鎂合金。（2） 稀土阻燃鎂合金最近有研究人員在鎂合金中通過(guò)添加稀土La、Ce和混合稀土來(lái)提高起燃溫度進(jìn)行了研究。大多數(shù)鎂稀土合金形成共晶反應(yīng),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(shí)仍具有良好的抗蠕變性能。 稀土鎂合金 稀土鎂合金的發(fā)展現(xiàn)狀（1）稀土耐熱鎂合金目前世界各國(guó)含稀土鑄造鎂合金已占牌號(hào)總數(shù)的50%以上,%～3%。對(duì)于一般鎂合金，自然時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好，采用人工時(shí)效時(shí)，合金屈服強(qiáng)度較高而伸長(zhǎng)率和耐蝕性都降低。比如LY11和LY12，40度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性，對(duì)于150℃以上工作的LY12和125250℃工作的LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效，有些必須人工時(shí)效。 固溶與時(shí)效處理固溶熱處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝。主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準(zhǔn)備等。研究表明，隨AZ91D壓鑄件厚度的增加，鑄件的抗拉強(qiáng)度及蠕變抗力下降。另外，由于冷卻速度的差異，導(dǎo)致壓鑄組織表層組織致密、晶粒細(xì)??；而心部組織晶粒比較粗大。MgAlZn合金組織成分常常出現(xiàn)晶內(nèi)偏析現(xiàn)象，先結(jié)晶部分含Al量較多，后結(jié)晶部分含Mg量較多。合金元素對(duì)鎂合金性能的影響見(jiàn)表33。稀土元素可顯著提高鎂合金的耐熱性，細(xì)化晶粒，減少顯微疏松和熱裂傾向，改善鑄造性能和焊接性能，一般無(wú)應(yīng)力腐蝕傾向，其耐蝕性不亞于其它鎂合金。(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。錳略微提高合金的熔點(diǎn)，在含鋁的鎂合金中可形成MgFeMn化合物，可提高鎂合金的耐熱性。表 33 合金元素對(duì)鎂合金性能的影響元素熔煉及鑄造性質(zhì)力學(xué)性能腐蝕性能Ag在同時(shí)加入稀土?xí)r改善高溫抗拉和蠕變性能對(duì)腐蝕不利Al改善鑄造新年更，有形成顯微疏松的傾向提高強(qiáng)度，低溫下（＜120℃）沉淀硬化，對(duì)蠕變性能不利提高耐腐蝕行，增加應(yīng)力腐蝕敏感性Be在很低濃度時(shí)，可明顯降低熔體表面的氧化，導(dǎo)致晶粒粗大Ca有效地晶粒細(xì)化作用，可抑制熔融金屬的氧化改善蠕變性能對(duì)腐蝕不利Cu易形成金屬玻璃的合金系，改善組造型能對(duì)腐蝕不利，必須限制Fe鎂與低碳鋼幾乎不反應(yīng)對(duì)腐蝕不利，必須限制Li增大蒸發(fā)及燃燒危險(xiǎn)，只能在有保護(hù)的及密封的爐中熔煉降低密度，增加延性降低耐腐蝕行，鎂鋁鋅合金在空氣中也產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕Mn以沉淀FeMnAl化合物來(lái)控制鐵含量，細(xì)化沉淀產(chǎn)物提高韌性，增大蠕變抗力由于控制鐵的作用而提高耐腐蝕性，過(guò)量的錳則增加腐蝕速度Ni易形成非晶態(tài)的合金系對(duì)腐蝕不利，必須限制RE改善鑄造性能，減少顯微縮松，細(xì)化晶粒在室溫下和高溫下古榕強(qiáng)化和沉淀硬化，改善高溫抗拉及蠕變性能提高耐蝕性，提高應(yīng)力腐蝕敏感性Si降低鑄造性能，與許多其他合金元素形成穩(wěn)定的硅化物，與鋁、鋅及銀相容，弱的晶粒細(xì)化劑改善蠕變性能有害Th抑制顯微縮松改善高溫抗拉及蠕變性能，改善延性最有效Y晶粒細(xì)化作用改善高溫抗拉及蠕變性能改善腐蝕行為Zn增加溶體流動(dòng)性，弱的晶粒細(xì)化劑，有形成顯微縮松和熱裂的傾向沉淀硬化，改善室溫強(qiáng)度，如不加入Zr則有脆化及熱脆傾向較小影響，增加應(yīng)力腐蝕敏感性Zr最有效的晶粒細(xì)化劑，與硅鋁錳不相容，從熔體中清除鐵鋁硅改善室溫下抗拉強(qiáng)度提高耐蝕性，降低應(yīng)力腐蝕敏感性(3) 錳 ％。原則上鋅含量一般控制在2％以下。鋅可以提高鑄件的抗蠕變性能。但是，應(yīng)力腐蝕敏感性隨鋁含量的增加而增加。在鑄造鎂合金中鋁含量可達(dá)到7％～9％，而在變形鎂合金中鋁含量一般控制在3％～5％。但是，Mg17Al12在晶界上析出會(huì)降低抗蠕變性能。 合金元素對(duì)合金組織和力學(xué)性能的影響合金元素對(duì)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(jiàn)圖12）圖 12 合金元素對(duì)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，％，而且隨溫度的降低顯著減少，％左右。鎂合金熱處理采用與鋁合金同樣的系統(tǒng)標(biāo)示[12]。變形鎂合金有MgMn、MgAlZn和MgZnZr。 合金元素對(duì)鎂合金組織和力學(xué)性能的影響 鎂合金主要化學(xué)成分目前國(guó)外在工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的鎂合金是壓鑄鎂合金，主要有以下4個(gè)系列：AZ系列MgAlZn；AM系列MgAlMn；AS系列MgAlSi和AE系列MgAlRE。英國(guó)開(kāi)發(fā)出MgAlB擠壓鎂合金,用于核反應(yīng)堆燃料罐。采用快速凝固(RS)+粉末冶金(PM)+熱擠壓工藝開(kāi)發(fā)的MgAlZn系EA55RS變形鎂合金,成為迄今報(bào)道的性能最佳的鎂合金,性能不僅大大超過(guò)常規(guī)鎂合金,比強(qiáng)度甚至超過(guò)7075鋁合金,且具有超塑性(300℃,436%),腐蝕速率與2024T6鋁合金相當(dāng),還可同時(shí)加入SiCp等增強(qiáng)相,成為先進(jìn)鎂合金材料的典范。因此,開(kāi)發(fā)變形合金,是其未來(lái)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。如經(jīng)化學(xué)鍍的鎂合金,其耐蝕性可超過(guò)不銹鋼。② 對(duì)鎂合金進(jìn)行表面處理。（4） 耐蝕鎂合金鎂合金的耐蝕性問(wèn)題可通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)解決:① 嚴(yán)格限制鎂合金中的Fe、Cu、Ni等雜質(zhì)元素的含量。原因是大尺寸、特性良好的擠壓材料和壓延材料制造技術(shù)本身尚未完成,以及鎂合金延展性差,很難利用塑性加工直接將其做成大尺寸的復(fù)雜形狀。阻燃性鎂合金將引燃溫度比普通情況下提高了200～300℃,通過(guò)增強(qiáng)其著火燃料性,提高了安全性。與市售FRP(強(qiáng)化塑料)產(chǎn)品相比,重量大約可減輕25%。（3）阻燃鎂合金鎂合金在熔煉澆鑄過(guò)程中易