Mg-Zn-Mn-Nd合金作为一次镁空气电池阳极的腐蚀和放电行为

利用金相显微镜、X射线衍射仪、带有能谱仪的扫描电镜、电化学测试及恒电流放电测试对挤压态及固溶时效态Mg-6Zn-Mn-x Nd(ZM61,x=0,0.2,0.6,0.8,1.0,质量分数,%)合金微观结构、耐腐蚀性能及放电性能进行表征。结果表明,Nd的微合金化能促进ZM61合金晶粒细化,挤压态及固溶时效态ZM61-0.6Nd合金在所有合金中具有最为优异的耐腐蚀性能及放电性能;然而,热处理却降低挤压态合金的综合性能。其中,挤压态ZM61-0.6Nd合金的腐蚀电流密度为1.611×10^(-5)A/cm^(2),在电流密度为1和10m A/cm^(2)放电24 h的放电电位分别为-1.517 V和-1.336 V(vs SCE),其阳极利用率约36%,在所有研究合金中具有最好的综合性能。分析认为,挤压态ZM61-0.6Nd合金良好的放电性能可归因于镁合金耐腐蚀性能的提升及放电产物的开裂效应。

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、微观组织、表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加0.5%的Sm时,合金的第二相得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时,合金的析出相增多,并产生粗化、偏聚的现象。另外,在两种浓度的腐蚀介质中,合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势,其中当Sm含量为0.5%时,合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显的改善。

Nd对Mg-6Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等手段,系统研究了稀土Nd的含量对Mg-6Zn-Mn镁合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,稀土Nd对铸态Mg-6Zn-Mn镁合金具有明显的细化枝晶作用。经过360℃挤压后,合金显微组织发生明显变化。当Nd含量较低时(低于0.4%,质量分数),合金的动态再结晶率较低,合金的室温综合力学性能最好,与初始合金相比,其屈服强度提高了17%,达到250MPa,抗拉强度超过300MPa。然而,随着Nd含量的进一步增加,合金的动态再结晶率升高,发生完全动态再结晶,在其晶界上析出粗大的T相,而导致合金综合力学性能下降。

电参数对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr镁合金微弧氧化膜的影响

针对Mg-7Gd-5Y-1.5Nd-0.5Zr高强耐热镁合金,采用微弧氧化工艺制备了表面防护层,研究了电流密度、电压、频率以及占空比等电参数对膜层厚度及形态的影响规律.研究表明,电压对氧化膜厚度影响显著,电流密度对氧化膜厚度有影响但不显著,占空比和频率对氧化膜厚度影响较小.随着电流及电压的增加,膜层表面微孔的尺寸逐渐增大;随频率和占空比的增加,膜层表面微孔的尺寸先增大后减小.

时效对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及力学性能等测试手段,研究了时效处理对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd合金挤压后经T5处理后有球状的第二相粒子析出,使合金硬度和强度明显提高;经T5处理后合金的第二相有富集的趋势,使得耐蚀性能略有下降。

热处理对AZ81-1Sm-0.6Nd镁合金组织和性能的影响

研究了热处理条件对AZ81-1Sm-0.6Nd镁合金组织和性能的影响。结果表明,420℃固溶12 h后的金相显微组织最优,在200℃时效16 h硬度达到最大值,随后的电导率也进一步验证了这一现象。热处理后,该合金在室温和高温下都表现出非常稳定的抗拉强度,与相同条件热处理的AZ81镁合金相比,在150℃、175℃的抗拉强度分别提高13.14%和16.77%。

时效处理对Mg-6Zn-0.7Zr-1.7Nd-0.7Cd合金腐蚀性能的影响

采用失重测试和极化曲线分析等方法测试和分析了时效处理对Mg-6Zn-0.7Zr-0.7Cd-1.7Nd镁合金力耐蚀性能的影响。结果表明:Mg-6Zn-0.7Zr-0.7Cd-1.7Nd合金挤压后再经时效处理,合金的耐蚀性能降低。

退火处理对预变形Mg-5.3Nd合金压缩强度的影响

通过OM、XRD、SEM、EDS以及室温压缩试验等方法对Mg-5.3Nd合金的金相组织、退火强化行为以及压缩变形机制等进行了研究。结果表明:550℃/8 h固溶处理后,铸态Mg-5.3Nd合金的第二相Mg_(12)Nd基本消除。经预压缩-卸载-再压缩试验,固溶Mg-5.3Nd合金的压缩强度没有明显变化,而预压缩-卸载-退火处理-再压缩试验后,合金的压缩强度明显提高,并获得最佳强化效果的退火工艺为180℃/4 h。原位金相分析发现,未退火试样的再压缩变形机制表现为预变形孪晶的明显长大。而预变形试样退火后,由于钕元素对预变形孪晶的钉扎作用,其再压缩变形机制以新变形孪晶的形成为主。

Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等方法研究了不同含量的Sn对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的微观组织以及在3.5%NaCl腐蚀介质中的腐蚀速率和表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加1%Sn时,合金的晶粒得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sn含量大于1%时,合金的析出相增多,并出现粗化、偏聚的趋势。在NaCl溶液中,合金的腐蚀速率均随着Sn含量的增加呈现先降低后增加的趋势,其中当Sn含量为1%时合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显地改善。

微量Ca对Mg-6Al-1Y-1Nd合金组织和性能的影响

利用感应熔炼制备了不同Ca含量的Mg-6Al-1Y-1Nd-xCa(x=0、0.1、0.4、0.7)镁合金,采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、能谱分析和拉伸及蠕变力学性能等手段研究了微量Ca元素添加对Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果证实,添加微量的碱土元素Ca使得Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金的显微组织明显得到细化,Mg-6Al-1Y-1Nd合金主要存在Al_2Y和Al_2Nd块状稀土析出相,Ca元素的添加使得该合金形成了呈条状和骨骼状的新析出相Al_2Ca。力学性能测试结果证实微量Ca元素添加能够显著提高Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金在室温和高温条件下的强度和塑性,同时显著提升了该合金在150～200℃/70 MPa测试条件下的抗蠕变性能,表明Ca是Mg-6Al-1Y-1Nd镁合金重要强化添加元素。