铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响

研究了不同含量Ce/La(x=0,0.1,0.5,1.0)对AZ91D镁合金显微组织及蠕变性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)观察与分析表明,压铸AZ91D镁合金中添加Ce/La后,除了α-Mg,β-Mg17Al12相之外,还生成了新的稀土化合物Al11RE3(RE=Ce/La)化合物,并且细化了合金显微组织、提高了合金室温和高温力学性能。生成的Al11RE3(RE=Ce/La)高温热稳定相使AZ91D+xCe/La(x=0,0.1,0.5,1.0)合金在150℃,50MPa下的蠕变抗力优于AZ91D镁合金,1%Ce/La的合金与AZ91D相比,蠕变延伸率低了0.2%,最小蠕变速率从2.30×10-8s-1降低到2.02×10-8s-1。蠕变试样的微观组织结构分析表明:AZ91D合金的蠕变机制主要以晶界滑移方式为主,Al11RE3(RE=Ce/La)热稳定相在晶界处延缓和阻碍了晶界断裂的过程。     

AZ91镁合金稀土表面改性的研究

研究了采用稀土多元共渗方法提高AZ91镁合金表面耐腐蚀性能的作用。结果表明,该方法可以有效地改善镁合金表面耐全面腐蚀、点蚀的性能,提高镁合金表面在温热潮湿环境下的稳定性。经过稀土渗入处理后的镁合金,显微组织均匀、致密,有利于耐蚀性的提高。     

Er对AZ91镁合金铸态组织和耐蚀性能的影响

利用真空电磁感应熔炼炉制备AZ91-XEr(X=0,0.58%,1.14%,1.81%)镁合金,采用静态失重法测试实验合金腐蚀行为,运用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对腐蚀前后实验合金进行表征,研究Er对实验合金显微组织及耐蚀性能的影响。结果表明,添加Er后合金组织得到细化,合金物相主要由α-Mg、β(Mg17Al12)和Al2Er相组成。随着Er含量增加,β相由粗大的不连续网状变为细小的块状,且Al2Er相数量、尺寸增加。Er可以提高AZ91镁合金的耐蚀性能,当Er含量为1.81%时,实验合金耐蚀性最好。     

稀土对镁合金微弧氧化层的作用综述

镁合金具有密度小、比强度高、可回收、优异的铸造性能和切削加工性能等特点,在航空航天、交通工具、3C产品等领域具有十分广泛的应用前景。然而,镁合金的耐蚀耐磨性能差,限制了其更广泛应用。采用微弧氧化技术处理镁合金表面,来提高镁合金的耐蚀耐磨性能是近几年新兴的表面技术。在微弧氧化过程中,镁合金表面不断地陶瓷化,最终获得与镁合金基体结合紧密的致密耐蚀耐磨陶瓷层。本文介绍了镁合金微弧氧化反应原理,综述了稀土对镁合金微弧氧化层作用形式,包括前处理、作为添加剂添加在电解液中以及稀土合金化方式。探讨了稀土对镁合金微弧氧化层的影响作用,稀土通过影响微弧氧化过程、改变微弧氧化层的形貌和提高耐蚀相比例来改善微弧氧化层的耐磨耐蚀性能。指出今后可能的研究方向,通过选择电导率合适、降低Mg O熔点和粘度的稀土盐添加剂,从而提高微弧氧化膜层的致密性和耐蚀相比例,有利于镁合金微弧氧化层性能的改善。     

稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究含铈镁合金AZ91D（0．25％Ce、0．7％Ce、0．95％Ce）的显微组织,并对其力学性能进行了测试,同时与不含铈镁合金AZ91D进行了比较。结果表明,加入一定量Ce后的镁合金AZ91D形成杆状化合物Al4Ce,被推移到生长界面,阻碍枝晶的自由生长,从而细化合金显微组织;Ce能提高镁合金AZ91D抗拉强度和硬度,而对其屈服强度和延伸率影响不大;加入0．7％Ce的AZ91D镁合金晶粒细化效果和综合力学性能比较理想。     

铈对铸造镁合金AZ91D显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了分别加入0．1％，0．3％，0．5％，0．7％和1．0％Ce的AZ91D合金显微组织和相组成，测试了室温力学性能和硬度。结果表明，加入一定量Ce后的AZ91D合金形成杆状化合物Al4Ce，被推移到生长界面，阻碍枝晶的自由生长，从而细化合金显微组织；Ce能提高AZ91D合金室温抗拉强度和硬度，而对其屈服强度和延伸率影响不大；加入0．7％Ce的AZ91D合金晶粒细化效果好，其综合力学性能比较理想。     

超声处理对含稀土的AZ91镁合金性能及组织的影响

在AZ91镁合金熔炼过程中加入混合稀土Y,Gd并辅以超声熔体处理工艺制备合金,利用万能试验机、光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM),探讨了添加混合稀土和超声波处理对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响,分析了其作用机制。实验结果表明,添加混合稀土Y,Gd后,未经超声处理的合金,稀土化合物存在于合金晶内和晶界上,α-Mg基体组织得到细化,晶界上的β相减少,合金的抗拉强度σb和延伸率δ可分别达到261 MPa和4.5%。同时,施加超声处理能进一步细化合金组织,α-Mg基体晶粒更加等轴细小,抑制β相在晶界处的连续网状分布。稀土相趋于弥散均匀分布,促进了稀土元素的细晶强化作用,这样使合金抗拉强度提高到270 MPa,延伸率达到7.2%。当混合稀土添加总量超过一定范围后,会形成粗大化合物并割裂基体,这时超声处理对合金组织的改善作用有限,合金力学性能呈现下降趋势。     

富Ce混合稀土阻燃ZM5合金氧化膜结构分析

在ZM5镁合金中添加0.1%混合稀土RE(富Ce混合稀土)时,阻燃效果最佳,镁合金起燃温度提高到800℃以上。对该合金表面进行了DSC、SEM和XRD分析。结果表明:在高温熔炼时合金表面生成了一层由(RE)2O3、MgO和Al2O3组成的厚度为2-4μm的致密氧化膜。通过热力学研究氧化膜的形成过程发现,RE与MgO发生交互反应,使中间层的(RE)2O3增加,导致中间层致密度增加,致密的氧化膜抑制了基体镁合金的进一步氧化。     

高丰度稀土永磁材料的研究现状与展望

随着稀土永磁材料应用领域的扩大及需求量的猛增,导致关键稀土元素(Pr、Nd、Dy、Tb)的过度使用,而高丰度稀土元素(La、Ce、Y)却不断积压.高丰度稀土永磁材料不仅可以降低成本,还可实现稀土资源综合平衡利用,出于国家战略安全和原材料成本角度考虑,高性价比的高丰度稀土永磁材料的研究与开发势在必行.近年来,大量学者对高丰度稀土永磁材料的高值化利用展开了广泛研究.然而,在不同成分合金中,其主相热稳定性、第二相种类、相析出行为、价态、微量元素的偏聚冶金行为等方面均与目前广泛使用的Nd基商业磁体存在较大差异.综述了高丰度稀土永磁材料的相结构、磁性能、微观结构和耐蚀性能等研究现状,并为其进一步开发与利用提出了建议.      

Y对AZ91镁合金半固态等温热处理组织的影响

采用金相显微镜研究了Y含量、保温时间与保温温度对AZ91镁合金半固态组织演变的影响。结果表明,Y的加入阻碍了固相颗粒扩散,使Ostwald熟化减慢,促进了合金球状颗粒的形成;加入0.6%Y时镁合金半固态组织最为细小圆整。随着保温时间的延长,合金由大块状组织演变为均匀、圆整的球状组织;随着保温温度的升高,铸态合金中的初始树枝晶组织经过粗化、组织分离和球化演变成了半固态非树枝晶组织;然而,保温温度的过高与保温时间的过长,都会导致球状颗粒的粗化长大。AZ91稀土镁合金半固态成形所需的最佳工艺条件为加热温度565℃,保温时间30 min。     

钇对Ti-43Al-9V合金组织性能的影响

采用OM，XRD，SEM和TEM等测试方法，分析了稀土元素(Y)对Ti—43Al—9V合金显微组织以及力学形能的影响。实验结果表明，Ti—43Al—9V—0．3Y合金由γ相、α2相、B2相和YAl2相组成；添加稀土可以细化Ti—43Al—9V合金的晶粒尺寸，并促进细小的α2／γ层片形成以及细化粗大的α2／γ／B2层片。对TiAl合金力学性能测试表明，适量添加稀土Y(0．3％，原子分数)可明显改善合金的室温强度和塑性，但过量添加将会造成材料性能降低；断口分析表明过量添加稀土导致沿晶断裂比例增加将损害TiAl合金的性能。     

AZ91D镁合金表面真空蒸镀锌铝复合涂层的研究

采用真空蒸镀的方法在AZ91D镁合金表面沉积了锌铝复合涂层,之后在大气环境中,400℃,32 MPa压力下保温2 h。利用OM,SEM,EDS,XRD对涂层的表面形貌,断层结构,表层物相组成进行观察和分析,并对蒸镀锌铝涂层的镁合金进行显微硬度测试和耐蚀性试验。结果表明:在AZ91D表面获得了均匀的锌铝复合涂层,涂层与基体间形成了相互扩散的过渡层,结合二元相图及各点的EDS结果分析可知,在Mg/Zn界面形成的共晶相为Mg2Zn11或MgZn2,在A l/Zn界面形成的共晶相为A l2Zn3;热压处理的试样表面显微硬度达到了1360~1430MPa,为基体硬度的1.7~2.4倍;在3.5%的NaC l中性溶液中浸泡72 h后,热压试样的涂层未发现明显破裂,岛状组织仍然存在,试样表面只出现了少量黑色斑点状的腐蚀,未热压试样的涂层大片剥落,露出了亮白色的基体,涂层已起不到保护基体的作用,而AZ91D试样的基体组织受到了很大破坏,腐蚀坑呈大片的连续状,并有团絮状的腐蚀产物Mg(OH)2,这种疏松的结构不具有防护作用,可见热压涂层使镁合金表面的耐蚀性能得到了明显的改善。     

混合稀土掺杂硬质合金刀具工作表面稀土富集相的能谱分析

在能谱(EDX)分析时,因La的Lβ1与Pr的Lα,Ce的Lβ1与Nd的Lα,La的LIIIab与Pr的Lβ1,Ce的LIIIab与Nd的Lβ1存在谱线重叠现象,而且混合稀土通常以La和Ce为主体元素,在分析混合稀土掺杂合金中含稀土物相时容易出现对Pr、Nd的遗漏。本文介绍La、Ce、Pr、Nd混合稀土掺杂的硬质合金刀具工作表面稀土富集相EDX分析的谱线拟合方法,并对刀具服役过程中La、Ce、Pr、Nd向刀具工作表面的定向迁移进行研究。结果表明,对存在谱线重叠现象的"相似元素"进行EDX分析,应该采用谱线拟合方法判断是否存在"相似元素",以防止出现元素的遗漏与误判;对以La、Ce为主体元素的混合稀土掺杂合金中含稀土物相进行EDX分析时,即使忽视了对Pr、Nd的分析,也不会影响对La、Ce在合金中作用行为规律的判断,但会遗失La、Ce、Pr、Nd在合金中作用行为的整体信息;在对C、S含量适中的金属材料加工过程中,混合稀土掺杂硬质合金工具中的La、Ce、Pr、Nd原子可以定向迁移至工作表面,但这种迁移是非同步的,Ce、Pr、Nd原子具有较La原子高的迁移速度。     

Ce对热浸镀铝HP40Nb钢氧化行为及组织的影响研究

通过SEM,EDS和XRD研究了Ce对HP40Nb热浸镀铝层组织结构和高温抗氧化性能的影响.结果表明,热浸镀过程中添加质量分数1％Ce促进了镀层外层中Fe2Al5和Fe4Al3Ce相的生成,抑制了内层Fe2Al5相长大;在1 000 ℃/4 h扩散处理过程中,Ce促进了γ向α相的转变以及α相中Ni3Al相的析出,并在渗层内层中生成富Ce相;800C/360 h氧化后,Ce促使渗层外层生成少量Fe2Al5和Cr3Si相,并使渗层外层组织均匀致密;1000℃/360 h氧化后,Ce促使α相长大导致渗层中生成大量的σ相.800℃氧化实验发现1％Ce使渗层组织致密,提高了渗层高温抗氧化性;1 000℃氧化实验发现1％Ce促进了渗层中σ相的生成,阻碍了Al原子的内扩散,保证了氧化过程中渗层表面生成α - Al2O3所需铝含量.     

稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响

以AZ92镁合金为研究对象,添加少量稀土Sm(0～1.1%),利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析法、静态腐蚀失重法和电化学测试等方法研究了少量稀土Sm对AZ92镁合金微观组织、腐蚀速率影响,并探讨了稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响机制。结果表明:随着合金中Sm含量的增加,AZ92合金中粗大枝状β-Mg17Al12组织枝晶断裂,逐渐转变为小岛状,体积分数下降,同时Sm原子结合Al,Mn原子转变成颗粒状Al-Mn-Sm相和Al-Sm相;通过静态腐蚀失重和电化学实验可知AZ92-xSm合金抗腐蚀性能优于AZ92合金。在3.5%NaCl水溶液中,Sm含量达到0.5%时,镁合金腐蚀速率趋于最小值,仅为AZ92合金的42%左右,抗腐蚀性能明显提高。     

微量Ce含量对Sn-50Zn-2Cu合金微观组织和腐蚀行为的影响

Sn-Zn-Cu系合金作为镀锌层的低熔点修补焊料已经有一定范围的使用,但对于稀土元素对该类合金微观组织和性能的影响并不清楚。采用混溶法制备不同Ce含量的Sn-50Zn-2Cu-x Ce(x=0,0.025%,0.05%,0.1%,0.25%,质量分数,下同)合金,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线(Tafel)等测试技术,研究Ce含量对Sn-50Zn-2Cu合金微观组织和腐蚀行为的影响。结果表明,Sn-50Zn-2Cu基合金均由富Zn相和富Sn相两相组成且并无金属间化合物的出现,同时,随着Ce含量增加,Sn-50Zn-2Cu基合金组织中富Zn相从枝晶状向团簇状转变,组织得到细化;随着Ce含量从0到0.1%范围中增加,Sn-50Zn-2Cu基合金的腐蚀电流密度从9.028×10-6μA·cm~(-2)降低至2.964×10~(-6)μA·cm~(-2),腐蚀产物与合金界面的阻抗也从1127Ω·cm~2升至4570Ω·cm~2,结合等效电路参数中容抗数值可知,合金的腐蚀产物层也越来越致密,但当Ce含量增至0.25%时,合金耐蚀性能略微下降,但仍然与含Ce量为0.05%的合金相近。整体看,Ce元素的添加明显提高了Sn-50Zn-2Cu合金在5%Na Cl溶液中的耐蚀性能,随着Ce含量的增加合金的耐蚀性能先逐步提高,然后略有下降,当Ce含量为0.1%时,合金表现出最好的耐蚀性。     

稀土Nd对AZ 31镁合金铸态组织和力学性能的影响

利用气氛电阻炉制备了AZ 31-xNd合金(x=0.05%,0.1%,0.2%,0.4%,0.6%),采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱分析仪(EDS)对不同Nd含量的实验合金进行了显微组织观察和分析,结果发现,Nd在AZ 31-xNd合金中形成了Al_3Nd和Mg_(12)Nd相,这些含Nd相导致AZ 31镁合金在凝固过程中的晶粒细化,从而提高了AZ 31镁合金的铸态室温力学性能,随着Nd含量的增加,合金的铸态室温抗拉强度极限和延伸率均先升高后降低.     

采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

AZ91D镁合金表面氩弧熔覆Nd/TiC耐磨涂层的特性研究

以Nd粉和TiC粉末为合金粉料,利用钨极氩弧焊机在AZ91D镁合金表面单道熔覆合金涂层。经光学显微镜观察,Nd/TiC涂层表面主要为共晶网状组织和胞状结构,表面平整而细腻。XRD分析表明,涂层晶相组成符合实验预期。合金粉料含量为30%时,涂层平均显微硬度约为587HV;涂层的摩擦因数稳定于0.48±0.05,5 N载荷下的磨损率为3.64×10~(-10)m~3·m~(-1),30 N载荷下的磨损率为13.68×10~(-10)m~3·m~(-1)。室温下涂层磨损形貌呈现轻微划伤的现象,高温下磨损形貌出现深浅不一的剥落坑。在涂层粉料含量为30%的情况下,涂层动态冲蚀的质量损失仅为基材的约30%,具备良好的耐石油介质冲蚀性。     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。