Ce对Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响

为了考察Ce含量对热浸镀Zn-Al-Mg合金镀层的组织和耐腐蚀性能的影响,采用SEM、EDS、XRD等方法对镀层的形貌、组织成分及物相进行了观察分析,结合盐雾试验对腐蚀产物形貌、组成及含量以及去除腐蚀产物后的镀层形貌进行了分析,并进一步通过电化学测试考察了不同镀层在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明,Zn-5Al-1.5Mg-xCe (x=0, 0.05, 0.10, 0.25,质量分数,%)合金镀层的组织由富Zn相、富Al相和Zn/Al/MgZn_(2)(或Mg_(2)Zn_(11))三元共晶组织组成,少量Ce的加入增加了镀层中三元共晶组织的比例。Ce可以减薄镀层,细化富Al相,提高镀层的均匀性。当Ce添加量为0.10%时,细化效果最好。另外,Zn-5Al-1.5Mg-0.10Ce合金镀层的耐腐蚀性能最好,是Zn-5Al-1.5Mg合金镀层的2.6倍左右。Ce提高了镀层的均匀性,减少了局部腐蚀,提高了Zn_5(OH)_8Cl_(2)·H_(2)O腐蚀产物保护层的均匀性和致密性,从而提高了镀层的耐腐蚀性能。

不同预时效挤压态Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金的再结晶行为和强化机制

通过控制预时效时间制备3种不同状态的试样,研究不同预时效状态对挤压态Mg−9.5Gd−4Y−2.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金的动态再结晶行为(DRX)和性能的影响。结果表明,欠时效挤压(UAE)样品的细晶体积分数为17.4%,而峰时效挤压(PAE)和过时效挤压(OAE)样品的细晶体积分数分别达到89.7%和50.4%。在晶粒内部和晶界处分布的致密、细小的β颗粒相通过粒子激发形核机制显著提高了形核位点和位错密度。然而,致密针状γ'相抑制位错滑移,延迟DRX形核。PEA和OAE样品中细小晶粒的差异归因于原始颗粒相的数量和尺寸的不同,而其拉伸性能的差异归因于不同的显微组织。由于晶界强化和析出强化机制的贡献更大,PAE样品具有更优异的拉伸性能。

Mg-Zn-xCu-Ce镁合金铸态组织与力学性能

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了Cu元素对Mg-Zn-xCu-Ce合金铸态组织的影响,并用显微硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明:Cu含量的增加可以显著细化晶粒。当Zn,Cu质量比小于1时,合金枝晶间共晶组织由薄层状α-Mg+CuMgZn组成;当Zn,Cu质量比等于1时,合金中出现Mg2Cu相,同时共晶组织开始粗化;随着Cu含量的升高(Cu质量分数大于Zn),合金枝晶间共晶组织由α-Mg+CuMgZn+Mg2Cu组成,在形态上由薄层状转变为蜂窝状。合金的显微硬度随着Cu含量升高而增加。

稀土Ce对Zn-Al-Mg合金组织和耐蚀性能的影响

以Zn-Al-Mg合金为基体,加入不同比例的稀土Ce熔炼成Zn-Al-Mg-Ce合金。通过热处理细化合金组织后,在wNaCl=3.5%的溶液(25℃)中进行极化曲线测量和浸泡腐蚀试验,采用金相显微镜和电子探针观察其显微组织变化和腐蚀形貌。结果表明,稀土Ce可以显著地细化Zn-Al-Mg合金组织,并随着wCe的增加,合金晶粒变小。在wNaCl=3.5%常温溶液中,稀土Zn-Al-Mg-Ce合金的自腐蚀电流比Zn-Al-Mg合金自腐蚀电流要小;当wCe=0.35%时,自腐蚀电流最小,合金的耐蚀性能最好;当wCe=0.64%时,自腐蚀电流变大,合金耐蚀性降低。稀土Ce的最佳含量为0.35%。

Ce和Sb及时效处理对Mg-Zn-Al系铸造镁合金组织的影响

利用SEM、X射线衍射等手段研究了微量元素Ce和Sb及时效处理对Mg-Al-Zn系铸造合金组织和性能的影响。结果表明:Ce和Sb元素显著地细化了试验合金铸态组织,改善β相形貌及分布,并形成呈粒状弥散分布Mg3Sb2、Al11Ce3、CeCu6的新相;Mg-10Zn-2Al-1Cu+0.5%(Ce+Sb)试验合金的时效沉淀过程中弥散析出粒状、杆状析出相(Mg32(Al,Zn)49、Mg32Al47Cu7、Mg3Zn2、Mg3Sb2、CeCu6等),且其析出相的形成、析出速度和长大速度等都远远小于AZ91D合金,显示较好的时效强化效应。

富Zn-Al-Mg-Ce合金油漆涂层的盐雾腐蚀性能研究

将研发的Zn-Al-Mg-Ce合金置入甩带机抽真空甩制成箔带,经粉碎制成鳞片状微粉后添加到环氧树脂油漆中制成富Zn-Al-Mg-Ce合金油漆涂层,再进行w(NaCl)为3.0%的水溶液盐雾腐蚀试验。结果表明,富Zn-Al-Mg-Ce合金油漆涂层的阴极保护效果较富Zn油漆涂层提高33倍以上,且涂层耐蚀性较富Zn油漆涂层提高了4.4倍。

道次压下量和退火工艺对Mg-Zn-Ce-Zr合金微观组织及力学性能的影响

通过光学显微观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)、X射线衍射(XRD)及力学性能测试等方法,研究Mg-0.5%Zn-0.5%Ce-0.5%Zr合金在温度为400℃,轧制速率为10 m/min,道次压下量分别为20%、30%和50%条件下轧制及退火后的微观组织及力学性能。结果表明:在400℃,以不同道次压下量轧制后,合金发生了不同程度的动态回复,且道次压下量为50%时,轧制后的合金中包含了更多的位错结构。轧制后合金主要呈现典型的{0001}基面织构,且采用大道次压下量轧制的合金的基面织构较强。轧制合金经500℃退火后,发生了明显的静态再结晶,退火后组织的{0001}基面织构明显减弱,这主要由于静态再结晶后晶粒取向发生转变,弱化了基面织构。由于织构的存在,轧制态合金表现出明显的各向异性;退火后,由于织构弱化,合金的各向异性得到明显改善。

Ce对往复挤压-低温正挤压Mg-Zn-Ce合金组织和力学性能的影响

在Mg-6Zn合金中添加0.6%、1%和2%Ce(质量分数),联合往复挤压和低温正挤压细化Mg-Zn-Ce合金组织,利用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析合金中相组成和组织演化,测试合金的室温力学性能。结果表明:Mg-6Zn-0.6Ce合金中主要化合物为Mg_4Zn_7相,Mg-6Zn-1Ce和Mg-6Zn-2Ce合金中主要化合物为T-(MgZn)_(12)Ce相。往复挤压合金经动态再结晶而细化,晶粒尺寸随Ce添加量增加而变小,分别为20.6μm、16.5μm和9.1μm。低温正挤压时,合金再次发生动态再结晶而再次细化,晶粒尺寸分别为2.0μm、8.6μm和1.9μm。Mg-6Zn-0.6Ce合金力学性能最佳,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为266.4 MPa、312.4 MPa和12.8%。合金的优良性能是由细晶强化、颗粒强化和固溶强化的共同作用造成的。

含不同初始织构的Mg−Gd−Y−Zn−Zr合金热轧板材的显微组织和力学性能

通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和拉伸试验研究含不同初始织构的Mg−4.7Gd−3.4Y−1.2Zn−0.5Zr(质量分数,%)合金热轧板材的显微组织和力学性能。结果表明,初始织构为0001//RD(板材轧向)的板材获得相对较粗的晶粒和双峰基面织构;而初始织构为0001//TD(板材横向)的板材动态再结晶程度更高,因此,获得更细的晶粒尺寸和较强的0001//ND基面织构。此外,在两种板材中均发现沿RD拉长的不规则形状LPSO相,这种LPSO相导致各向异性的承载强化行为,并进一步引起板材的屈服各向异性。对强化机理的分析表明,晶界强化对轧制板材的强化效果最好。由于具有较小的晶粒尺寸和LPSO相带来的承载强化效果,初始织构为0001//TD的板材在RD方向上获得最高的屈服强度。

环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金涂层耐腐蚀性能

介绍了Zn-Al-Mg-Ce合金的熔炼、制粉和环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金防腐涂料的制备,并与环氧富Zn涂料、环氧富Zn+Al涂料和国外环氧富Zn防锈涂料进行了盐雾和盐水耐腐蚀性能对比试验,并分析了Zn-Al-Mg-Ce合金的电化学性能、显微组织及耐蚀机理。结果表明环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金涂层比其他涂料腐蚀时间延迟900h以上。稀土Ce在晶界偏聚及鳞片状合金微粉叠层结构是其高耐蚀的主要机理。

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

Ce对Mg-Al-Zn系合金焊接接头显微组织及力学性能的影响

研究了Ce对Mg-Al-Zn系合金焊接接头显微组织及力学性能的影响,结果表明,稀土Ce对改善AZ31、AZ61合金接头强度及提高接头有效系数有明显作用,添加1.0%Ce将使AZ31合金的焊接接头有效系数由0.66提高到0.81。Ce能改善Mg-Al-Zn合金焊接性的原因是Ce与Al形成高熔点的Al4Ce相,减少了粗大的Mg17Al12相的数量并细化了焊缝区的晶粒。通过分析AZ31、AZ61Ce镁合金焊接熔池的特点和结晶过程,获得了焊缝边缘区域依托母材未熔晶粒形核与长大的联生生长机制。

Zn-Al-Mg-Ce合金微粉制备及其涂层耐蚀性

采用车屑、粉碎和高能球磨三级制粉法制备Zn-Al-Mg-Ce合金微粉,并研究了合金微粉涂层的耐盐雾腐蚀性能。高能球磨时选用不同的球磨参数,分别添加环氧稀释剂和航空煤油作保护剂,然后抽真空球磨。结果表明,以煤油为保护剂的微粉颗粒更细小,氧含量较低。把Zn-Al-Mg-Ce合金微粉制备成的油漆添加到3.5%NaCl水溶液中,其耐盐雾腐蚀性能比富Zn防锈油漆的耐蚀性能更好,且耐蚀更长效。

Ce对Al-Zn-Mg-Cu-Sc合金组织和力学性能的影响

为了研究Ce元素对T6态Al-7.5Zn-2Mg-2.3Cu-0.1Sc合金显微组织和力学性能的影响,通过改变合金中Ce元素的添加量,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子万能实验机对合金的显微组织、拉伸断口形貌和力学性能进行了研究.结果表明,加入质量分数为0.2%的Ce元素可以显著细化Al-7.5Zn-2Mg-2.3Cu-0.1Sc合金的铸态和T6态显微组织.在合金的T6处理过程中随着时效时间的增加,合金硬度和抗拉强度均先增加后降低,合金的硬度和抗拉强度峰值分别为216 HB和681.7 MPa,合金最高屈服强度为638.2 MPa.合金拉伸断口呈韧脆混合断裂特征.

Zn-Al-Mg-Ce合金耐长江水和3.5%盐水腐蚀性能研究

研究了Zn-Al-Mg-Ce合金在长江水及3.5%NaCl(质量分数)盐水中的浸泡腐蚀性能,分别测试了其电化学性能,并与Zn、Zn-Al合金、Zn-Al-Mg合金做对比试验。采用扫描电镜和能谱分析了微观组织及成分,分析了耐蚀机理。结果表明:Zn-Al-Mg-Ce合金无论在长江水或3.5%盐水中都显示出电极电位最负、腐蚀电流最小、腐蚀速度最小,其腐蚀速度分别只有Zn的19.4%和23.7%,腐蚀速度由小到大依次为:Zn-Al-Mg-Ce<Zn-Al-Mg<Zn-Al<Zn。其优异的耐蚀性能主要是稀土Ce降低了组织中晶粒与晶界之间的电位差、抑制晶间腐蚀等交互作用的结果。

Ce与Ca复合添加对Mg-9Al-Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、极化曲线测试、扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)等方法,研究了0.6%(质量分数,下同)Ce与0.3%Ca、0.8%Ca复合添加对Mg-9Al-Zn合金微观组织与耐蚀性的影响。结果表明:Mg-9Al-Zn合金中加入0.6%Ce后,合金组织由连续网状变为断续、弥散分布,Ce与Al结合生成Al2Ce相,降低了阴极相β-Mg(17)Al(12)的体积分数,腐蚀速率明显降低,合金的耐蚀性显著提高;在Mg-9Al-Zn-0.6Ce合金的基础上加入0.3%Ca,Ca固溶于β-Mg(17)Al(12)相中,降低了β-Mg(17)Al(12)相与α-Mg相之间的电位差,其腐蚀速率相比于Mg-9Al-Zn合金的降低了54.14%,腐蚀电流密度显著降低,耐蚀性得到进一步提高,但当Ca的添加量为0.8%时,生成了Al4Ca相,阴极相数量明显增多,耐蚀性相比于加入0.3%Ca时的有所降低。

Zn添加对挤压态Mg-Zn-Ce-Zr合金微观组织及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)和力学性能检测,研究不同Zn含量(0.5%、1.5%和2.0%(质量分数))的Mg-Zn-Ce-Zr合金在温度为350℃,挤压比为9,挤压速率为10 mm/s条件下挤压后的微观组织和力学性能。结果表明:随着Zn含量的增加,铸态下晶间析出相明显增多;挤压后,Zn含量对合金晶粒度的影响不大,但棒材的丝织构随Zn含量增加而增强。由于第二相粒子的强化作用,随Zn含量增加,合金的拉伸屈服强度从158 MPa增加到192 MPa,而抗拉强度从219 MPa提高到246 MPa。由于丝织构强度增加,合金塑性随Zn含量增加从33%降低至18%,添加0.5%Zn合金的伸长率和拉压对称性最好。

微量稀土Ce对Al-Zn-Mg铝合金组织和腐蚀性能的影响

采用金相(OM)和扫描电镜(SEM)分析、力学拉伸实验、剥落腐蚀实验、电化学阻抗谱实验以及慢应变速率拉伸实验研究了微量稀土Ce对Al-Zn-Mg铝合金组织和性能的影响。研究结果表明:在Al-Zn-Mg铝合金中添加微量的稀土Ce元素,合金的抗腐蚀性能显著提高,应力腐蚀断裂时间延长,应力腐蚀敏感性显著降低;添加0.04%(质量分数,下同)Ce对Al-Zn-Mg铝合金力学性能影响较小,但可显著提高合金的抗腐蚀性能,合金的剥蚀等级由E C提升至N,钝化膜电阻(R p)由14655Ω·cm^2提升至36839Ω·cm^2,应力腐蚀敏感指数由0.612降至0.219。

Sc含量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响

本文研究了Sc添加量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响。结果表明,微量Sc与Zr协同可形成Al_(3)(Sc,Zr)第二相,在铸造过程中具有促进非均质形核、细化铸态晶粒的作用,并对合金共晶组织有明显的变质作用。但铸态合金中部分可达微米级初生Al_(3)(Sc,Zr)第二相对合金的加工性能和力学性能易产生不良影响。

稀土Ce改性Mg-Zn合金的制备及性能研究

以Mg-Zn合金为基体,添加不同量含量的稀土元素Ce,通过铸造法制备了稀土Ce改性的Mg-Zn合金。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机等研究了稀土元素Ce掺入量对铸造Mg-Zn合金晶体结构、微观形貌和力学性能的影响,以期制备具有较高综合性能的稀土镁合金。结果表明,稀土Ce元素添加到Mg-Zn合金后形成了Al_(4)Ce,提高了Mg-Zn合金的结晶性,使合金的晶粒平均尺寸得到了细化,断裂行为呈现出韧性断裂,当稀土Ce掺杂量为0.8%(质量分数)时,Mg-Zn合金断口的韧窝数量分布最多,晶粒尺寸最小约为3.8~4.2μm;掺入稀土Ce元素后,显著提高了Mg-Zn合金的硬度、拉伸强度和断裂延伸率,当稀土Ce掺杂量为0.8%(质量分数)时,Mg-Zn合金的拉伸强度和断裂延伸率达到了最大值,分别为192.5 MPa和8.5%,此时Mg-Zn合金的硬度也基本达到了稳定值52.8 HB。综合分析可知,稀土Ce元素的最佳掺杂量为0.8%(质量分数)。