寻情记

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浏览:- 发布日期:2020-07-27 14:28:42【

摘 要:对汽车(che)发动机(ji)用AM50合金(jin)(jin)进行了Er合金(jin)(jin)化处理;采用扫描(miao)电镜(SEM),X射线衍(yan)射仪(XRD),浸泡(pao)试(shi)验

和(he)(he)电化学(xue)试验研究了Er含量(liang)对AM50合(he)金(jin)(jin)(jin)组织和(he)(he)耐蚀性(xing)的(de)影响。结(jie)果(guo)表明(ming):Er微合(he)金(jin)(jin)(jin)化的(de)AM50合(he)金(jin)(jin)(jin)中除了含有αMg相和(he)βMg17Al12相外,还形(xing)成了Al7ErMn5 相和(he)Al3Er相;随(sui)着Er含量的增加,合金(jin)的腐(fu)蚀速率总体(ti)表现(xian)为先(xian)降低而(er)后升(sheng)高的趋(qu)势(shi),腐蚀后抗(kang)拉强(qiang)(qiang)度(du)呈现(xian)先(xian)增加而(er)后降低的趋(qu)势(shi),而(er)强(qiang)(qiang)度(du)损失(shi)呈现(xian)先(xian)减小而(er)后增大的趋(qu)势(shi);Er添加量为0.5%(质量分数)时,AM50合金具有最佳耐蚀性(xing)和拉伸(shen)性(xing)能。

关键词:汽车发动机;AM50合(he)(he)金;Er微(wei)合(he)(he)金化;腐(fu)蚀速率;抗拉强度

中图分类号:TG174   文献标(biao)志(zhi)码:A   文章(zhang)编(bian)号:1005748X(2017)06044105

Effects of Er Content on Microstructure and Corrosion Resistance of AM50 Alloy for Automotive Engine

WENAiming,XIEJian,LIU Yiguan,HUJun

(NanjingCommunicationsInstituteofTechnology,Nanjing211188,China)

Abstract:AM50alloyforautomobileenginewasmicroalloyedbyadditionofEr.TheeffectsofErcontenton

microstructureandcorrosionresistanceofAM50alloywerestudiedthroughscanningelectronmicroscopy(SEM),X

raydiffraction(XRD),immersiontestandelectrochemicaltest.TheresultsshowthattheErmicroalloyedAM50

alloycontainedphasesofαMg,βMg17Al12,Al7ErMn5andAl3Er.WiththeincreaseofErcontent,thecorrosion

rateofthealloyfirstdecreasedandthenincreasedingeneral,butthetensilestrengthincreasedfirstandthen

decreased,andthestrengthlossdisplayedthesametendencywiththecorrosionrate.TheAM50alloyhadthebest

corrosionresistanceandtensilepropertieswhentheadditionofErwas0.5% (mass).

Key Words:automobileengine;AM50alloy;Ermicroalloying;corrosionrate;tensilestrength

镁合(he)金是以镁为基体加入其他(ta)金属元素组成的合(he)金,具(ju)有(you)密(mi)度(du)小、比(bi)强度(du)高(gao)、比(bi)弹(dan)性(xing)模量(liang)大(da)、散热好、消震性(xing)好等优点,被广泛应用于(yu)汽车、交通等领

域[1]。汽(qi)车行驶时,60%燃(ran)料(liao)的(de)(de)(de)消耗于(yu)汽(qi)车自重,汽(qi)车自重每减轻10%,其燃(ran)油效率可提高(gao)(gao)5%以上,而镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)作为最轻的(de)(de)(de)结构金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)属材料(liao)之一(yi),在(zai)壳体类(lei)(lei)和支架类(lei)(lei)汽(qi)车零(ling)部件(jian)领(ling)域有着较(jiao)(jiao)为明显的(de)(de)(de)优势。然而,镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)蚀性(xing)较(jiao)(jiao)差,不能(neng)满足(zu)服役(yi)条(tiao)件(jian)对材料(liao)的(de)(de)(de)要求,因此提高(gao)(gao)镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)蚀性(xing)有利于(yu)其推广应用(yong)。常用(yong)的(de)(de)(de)改善(shan)镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)耐(nai)腐(fu)蚀的(de)(de)(de)方法(fa)主要包括微合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)和热处理等(deng)[2]。其中(zhong),微合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)化(hua)元(yuan)素主要有Al、Zn、Mn、Ce以及少量Zr或(huo)Cr等(deng)。近(jin)年来,稀土元(yuan)素Er在(zai)有色(se)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)(de)应用(yong)得到科研(yan)工作者的(de)(de)(de)关注。研(yan)究表明,在(zai)镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)添加 Er可以一(yi)定程(cheng)度提高(gao)(gao)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)常温和高(gao)(gao)温力学性(xing)能(neng)[34]。然而,关于(yu)Er元(yuan)素对镁(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)耐(nai)蚀性(xing)影响方面的(de)(de)(de)报道还较(jiao)(jiao)少。

本工作通(tong)过(guo)在发动(dong)机用 AM50合(he)(he)(he)金中添加(jia)Er进(jin)行微合(he)(he)(he)金化(hua),研究了 Er含(han)量对 AM50合(he)(he)(he)金组(zu)织与耐蚀性的影(ying)响。


1 试验(yan)

试 验 原 料 为(wei) 高 纯 Mg (99.99%)、高 纯Al(99.99%)、Al10Mn中间(jian)合(he)(he)金、ErMg中间(jian)合(he)(he)金等。在(zai)真空感应熔(rong)炼炉中对(dui) AM50合(he)(he)金进行了(le)熔(rong)

炼(lian),并(bing)通过(guo)添加 Er对其进行微合(he)金化。熔炼(lian)过(guo)程中采用(yong)氩气(qi)进行保(bao)护以防止镁合(he)金的燃烧和氧化,浇注(zhu)温度控制在(zai)710℃,通过(guo)添加中间合(he)金和高纯

Al来调节合金成分,共制备了六种不同 Er含量的AM50合金,其化学成分及(ji)相(xiang)应编号见表1。

表1 试验(yan)合(he)金的(de)化学成分(质(zhi)量分数)

Tab.1 Chemicalcompositionofexperimentalalloy(mass)

试验合金的化学成分


采用D8AdvanceX射线衍射仪(XRD)对铸态、合(he)金的(de)(de)物相进(jin)行(xing)了(le)(le)分析(xi)(xi)。采用JSM6800型扫描电镜(SEM)对合(he)金表(biao)面(mian)形貌进(jin)行(xing)了(le)(le)观察,并(bing)采用附(fu)带的(de)(de)能谱(pu)分析(xi)(xi)仪(EDS)对微区成分进(jin)行(xing)了(le)(le)测定。

电(dian)化学极(ji)化曲线测试(shi)(shi)在 ZenniumE型电(dian)化学工作站中(zhong)进行,试(shi)(shi)样为10mm×10mm×10mm 的块(kuai)状(zhuang),测试(shi)(shi)溶(rong)液为3.5% NaCl(质(zhi)量分数(shu),下同)溶(rong)液,扫(sao)描速率为10mV/s[5]。

腐蚀 浸 泡 试 样 尺 寸 为 10 mm×10 mm×10mm,试样经(jing)打(da)磨和(he)抛(pao)光处理后,用丙(bing)酮和(he)酒精清洗并吹干备用。腐蚀介(jie)质为3.5% NaCl溶液,浸泡时间分别为24,72,168h。采用失(shi)重法计算腐蚀速(su)率。

拉(la)(la)伸(shen)试样分(fen)别(bie)为腐蚀前后的试样。采用硝酸银溶液去除(chu)腐蚀后试样表面腐蚀产(chan)物,并用清水和酒精冲(chong)洗后吹(chui)干(gan)。拉(la)(la)伸(shen)试验(yan)在 MTS810型液压伺服电子(zi)万能拉(la)(la)伸(shen)机上进(jin)行(xing),拉(la)(la)伸(shen)速率(lv)为1mm/min。


XRD谱


SEM 图


图1 铸态 AM50Er0合金的XRD谱和SEM 图

Fig.1 XRDpattern(a)andSEMimage(b)

ofcastAM50Er0alloy

2 结果(guo)与讨(tao)论

2.1 显(xian)微组(zu)织和相组(zu)成

对AM50Er0合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)铸锭进行物相(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)析(xi)和(he)(he)(he)显微组织(zhi)观察,结(jie)果(guo)(guo)如(ru)图(tu)(tu)(tu)1 所(suo)(suo)示。由(you)图(tu)(tu)(tu)1(a)可(ke)见,铸态AM50Er0 合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)主要由(you)αMg 固溶体(ti)和(he)(he)(he)初(chu)生(sheng)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)组成,XRD 谱中(zhong)(zhong)(zhong)部分(fen)αMg相(xiang)(xiang)(xiang)衍射(she)峰(feng)和(he)(he)(he)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)衍射(she)峰(feng)重合(he)(he)(he)(he)(he);由(you)图(tu)(tu)(tu)1(b)可(ke)见,在AM50Er0合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)存(cun)在较(jiao)多的(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)(se)颗粒状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)以及(ji)少(shao)量(liang)的(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)(se)针状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)。能(neng)谱分(fen)析(xi)(图(tu)(tu)(tu)略)结(jie)果(guo)(guo)表明,白(bai)色(se)(se)(se)(se)颗粒状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)主要含(han)(han)有 Al和(he)(he)(he) Mg元素(su)(su),而白(bai)色(se)(se)(se)(se)针状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)主要含(han)(han)有 Al和(he)(he)(he) Mn元素(su)(su),黑(hei)灰色(se)(se)(se)(se)区域则主要含(han)(han)有 Mg元素(su)(su)。结(jie)合(he)(he)(he)(he)(he)XRD谱和(he)(he)(he)文献(xian)[6]可(ke)知,黑(hei)灰色(se)(se)(se)(se)区域为(wei)αMg固溶体(ti),白(bai)色(se)(se)(se)(se)颗粒状的(de)(de)物质为(wei)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang),而针状白(bai)色(se)(se)(se)(se)物质为(wei) Al8Mn5 相(xiang)(xiang)(xiang)。由(you)图(tu)(tu)(tu)2可(ke)见:经Er微合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)化后(hou),AM50合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)除 了 含(han)(han) 有 αMg 相(xiang)(xiang)(xiang) 和(he)(he)(he) βMg17 Al12 相(xiang)(xiang)(xiang) 外(wai),还 有Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)(he) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang);不同(tong)Er含(han)(han)量(liang)的(de)(de) AM50合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)物相(xiang)(xiang)(xiang)种类相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong),但(dan)随(sui)着 AM50合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Er含(han)(han)量(liang)的(de)(de)增加(jia),Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)逐渐增加(jia),而βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)逐渐减(jian)少(shao)。这(zhei)主要是由(you)于(yu)随(sui)着 Er含(han)(han)量(liang)的(de)(de)增加(jia),AM50合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)初(chu)生(sheng)的(de)(de) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)有所(suo)(suo)增加(jia),这(zhei)种初(chu)生(sheng)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)形成优(you)先于(yu)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)[7],且消(xiao)耗了合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de) Al原子,使 AM50合(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Al含(han)(han)量(liang)减(jian)少(shao),因此βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)会有所(suo)(suo)降低。

图2 不同Er含量的AM50合金的XRD谱


图2 不同Er含量的AM50合金的XRD谱

Fig.2 XRDpatternsofAM50alloyswithdifferentErconten

由图3可见:AM50Er0合(he)金(jin)(jin)中(zhong)除了αMg相(xiang)和βMg17Al12相(xiang)外,有少量(liang)针状AlMn相(xiang)存在(zai),其中(zhong)βMg17Al12相(xiang)主要(yao)分布在(zai)晶界;在(zai)合(he)金(jin)(jin)中(zhong)添加(jia)稀土元(yuan)素Er后,AM50 合(he)金(jin)(jin)中(zhong)开始出现了更(geng)加(jia)白亮(liang)的Al7ErMn5 相(xiang)和 Al3Er相(xiang),合(he)金(jin)(jin)的组织(zhi)有一定细化。

AM50Er1合(he)金(jin)中(zhong),Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)的含(han)(han)量相(xiang)(xiang)(xiang)对较少,尺寸较为细小;随着合(he)金(jin)中(zhong) Er含(han)(han)量的增加,合(he)金(jin)中(zhong) Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)的数量和(he)含(han)(han)量有所增加。对合(he)金(jin)中(zhong)白亮(liang)(liang)色的物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)进行(xing)能谱分(fen)析(xi)(图略),结果表明,这些亮(liang)(liang)白色区域(yu)主要(yao)(yao)含(han)(han)有 Mg、Al、Mn和(he)Er元(yuan)素,且(qie) Mn元(yuan)素和(he)Er元(yuan)素经常是伴生出(chu)现(xian),这主要(yao)(yao)取(qu)决于合(he)金(jin)凝固(gu)过(guo)程(cheng)中(zhong)的热力学条件。在合(he)金(jin)凝固(gu)过(guo)程(cheng)中(zhong),Er元(yuan)素会在αMg的界面前沿聚集(ji)并造成(cheng)成(cheng)分(fen)过(guo)冷,枝晶间距不断(duan)减小和(he)细化;此(ci)外,Er元(yuan)素还对βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)的粗化和(he)长大(da)起到一定的抑(yi)制作用。


2.2 极化曲(qu)线

由(you)图4(a)可(ke)见(jian):在(zai) Er微合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)化 AM50合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)极化曲(qu)线上,随(sui)着Er含量的(de)(de)(de)(de)增加,合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)自(zi)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)呈(cheng) 现(xian) 先 正 向(xiang) 移(yi) 动 而(er)(er) 后 负(fu) 向(xiang) 移(yi) 动 的(de)(de)(de)(de) 趋 势,AM50Er4合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)自(zi)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)的(de)(de)(de)(de)最大(da),为-1.49V;相(xiang)应(ying)地,自(zi)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度也呈(cheng)现(xian)先减小(xiao)而(er)(er)后增大(da),AM50Er4合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)自(zi)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度最小(xiao)。由(you)图4(b)可(ke)见(jian):对(dui)比 AM50Er0和(he) AM50Er4合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de) Tafel区域,前(qian) 者(zhe) 的(de)(de)(de)(de) 自(zi) 腐(fu)(fu)(fu) 蚀(shi)(shi)(shi)(shi) 电(dian)(dian)(dian)(dian) 位(wei)(wei) (-1.52 V)比 后 者(zhe) 的(de)(de)(de)(de)(-1.49V)更负(fu),且阴(yin)极电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度和(he)阳(yang)极电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度也相(xiang)对(dui)更低(di)(di)。这说明在(zai) AM50合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中添加 Er元素,能使(shi)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)得(de)到提高。这是因为:Er元素的(de)(de)(de)(de)加入可(ke)以(yi)增加表面腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)膜层的(de)(de)(de)(de)致密性(xing),在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)过(guo)程中抑(yi)制腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)溶液对(dui)基(ji)体组织的(de)(de)(de)(de)侵(qin)蚀(shi)(shi)(shi)(shi);此(ci)外,Er元素的(de)(de)(de)(de)加入可(ke)以(yi)使(shi)阴(yin)极处βMg17Al12相(xiang)的(de)(de)(de)(de)含量降(jiang)(jiang)低(di)(di),减少腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)过(guo)程中腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)的(de)(de)(de)(de)数(shu)量[8]。但(dan)是,合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)中Er元素含量过(guo)多,会导致含Er金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)属(shu)间(jian)(jian)化合(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)数(shu)量增加和(he)尺寸变大(da),属(shu)间(jian)(jian)化合(he)(he)(he)物与βMg17Al12相(xiang)形成(cheng)微电(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)的(de)(de)(de)(de)数(shu)量也会增加,从而(er)(er)使(shi)析氢反应(ying)的(de)(de)(de)(de)加速,阴(yin)极反应(ying)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)密度增大(da),合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蚀(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)反而(er)(er)会降(jiang)(jiang)低(di)(di)。

图3 不同Er含量AM50合金的SEM 图



图3 不(bu)同Er含量 AM50合金的SEM 图

Fig.3 SEMimagesofAM50alloyswithdifferentErcontent

2.3 腐蚀速率

由图(tu)5可(ke)见:当腐(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)时(shi)(shi),随(sui)着Er含量(liang)的(de)增(zeng)加(jia),AM50合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)率总体表(biao)现为先(xian)降低而后升高的(de)趋势;AM50Er2和(he) AM50Er3合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su) 率 相(xiang)(xiang)(xiang) 差(cha) 不(bu) 大(da),但(dan) 都(dou) 小 于 AM50Er1 合(he)(he)(he)(he) 金(jin) 的(de),AM50Er4合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)率仅次于 AM50Er1合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)。腐(fu)(fu)蚀(shi)浸泡(pao)(pao)试(shi)验结(jie)果与(yu)电化学测试(shi)结(jie)果存在一定的(de)差(cha)异,因(yin)为在清洗过(guo)程中 AM50Er4和(he) AM50Er5合(he)(he)(he)(he)金(jin)中部分尺(chi)寸较大(da)的(de) Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)出现了(le)脱落,使得腐(fu)(fu)蚀(shi)浸泡(pao)(pao)试(shi)验数据(ju)存在一定误差(cha)。由图(tu)6可(ke)见:随(sui)着腐(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间的(de)延长,AM50Er0合(he)(he)(he)(he)金(jin)和(he) AM50Er4合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)率呈先(xian)降低而后逐渐趋于平稳的(de)特征,AM50Er4合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)率明显低于 AM50Er0合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de),二(er)者在相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)的(de)腐(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间内腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)率相(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)4倍左右。由此可(ke)见,Er元素的(de)添加(jia)极大(da)地提高了(le) AM50合(he)(he)(he)(he)金(jin)的(de)耐(nai)蚀(shi)性。


由图7可(ke)见(jian):经过(guo)72h浸泡腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)后,AM50Er0合(he)金表(biao)面出现了较多的连(lian)续腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)坑(keng);当在 AM50合(he)金中(zhong)添加(jia)Er元素后,合(he)金表(biao)面的腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)坑(keng)数量明显减(jian)少,且 AM50Er2合(he)金表(biao)面的腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)坑(keng)的面积最小。

AM50合(he)金(jin)(jin)(jin)中添(tian)加(jia)Er元素(su)可以细化合(he)金(jin)(jin)(jin)组织,降(jiang)低(di)合(he)金(jin)(jin)(jin)中βMg17Al12相的(de)(de)数量,从(cong)而抑制(zhi)了(le)由(you)于电位不(bu)同而产生(sheng)的(de)(de)微电偶腐(fu)蚀(shi)反应(ying)[8];此外,Er元素(su)的(de)(de)添(tian)加(jia)还在一(yi)定程度上改(gai)善了(le)腐(fu)蚀(shi)膜(mo)层的(de)(de)结构起到(dao)了(le)抑制(zhi)腐(fu)蚀(shi)坑形(xing)成的(de)(de)作用。但是并不(bu)是 Er添(tian)加(jia)量越多越好,如果(guo)合(he)金(jin)(jin)(jin)中含 Er金(jin)(jin)(jin)属(shu)间化合(he)物的(de)(de)数量和体(ti)积增加(jia)至一(yi)定程度时,这(zhei)种化合(he)物会成为新的(de)(de)阴极而发生(sheng)原电池反应(ying),导致腐(fu)蚀(shi)速率的(de)(de)增大,合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)耐(nai)蚀(shi)性反而降(jiang)低(di)。

图4 不同Er含量AM50合金的极化曲线及Tafel区


不同Er含量的AM50合金在3.5% NaCl溶液中

图6 AM50Er0合金和AM50Er4合金腐蚀速率比较




2.4 拉伸(shen)性能

由图8(a)可(ke)见(jian),在(zai)同样的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蚀时间下,随着AM50合(he)金中(zhong)Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),合(he)金的(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)呈先(xian)增(zeng)加(jia)而后降低的(de)(de)(de)(de)趋(qu)(qu)势(shi),在(zai) Er质(zhi)量(liang)分数为(wei)0.5%时,合(he)金的(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)最(zui)大(da)。强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)损(sun)(sun)失(shi)(shi)为(wei)合(he)金腐(fu)蚀前后抗(kang)拉强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)差值。从图8(b)可(ke)见(jian),随着 AM50合(he)金中(zhong)Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)损(sun)(sun)失(shi)(shi)呈现先(xian)减小(xiao)(xiao)而后增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)(de)趋(qu)(qu)势(shi),Er质(zhi)量(liang)分数为(wei)0.5%时,合(he)金的(de)(de)(de)(de)强(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)损(sun)(sun)失(shi)(shi)最(zui)小(xiao)(xiao)。

Er元(yuan)素(su)在 AM50合(he)金(jin)中可(ke)以(yi)起到细晶强(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)、固溶强(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)和第(di)二相强(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)的作用[9],因此(ci)合(he)金(jin)的常温拉(la)伸性(xing)(xing)能(neng)会(hui)有(you)所增强(qiang)(qiang)。此(ci)外,Er元(yuan)素(su)在腐(fu)(fu)蚀(shi)过程(cheng)中会(hui)以(yi)氧化(hua)(hua)(hua)物形(xing)(xing)式进入到表面腐(fu)(fu)蚀(shi)膜层中,并在凝固过程(cheng)中抑制βMg17Al12相的形(xing)(xing)成,从(cong)而减少局部微(wei)电偶反(fan)应发生(sheng),从(cong)整体上降低了合(he)金(jin)发生(sheng)腐(fu)(fu)蚀(shi)反(fan)应的可(ke)能(neng)性(xing)(xing),改善(shan)了合(he)金(jin)的耐(nai)蚀(shi)性(xing)(xing)。由(you)此(ci)可(ke)见(jian),Er质量分数(shu)为0.5%时,AM50合(he)金(jin)具有(you)最(zui)佳的拉(la)伸性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)蚀(shi)性(xing)(xing)。

图7 不同Er含量的AM50合金在3.5% NaCl溶液中浸泡72h后的腐蚀形貌



(d) AM50Er3                                                             (e) AM50Er4                                             (f) AM50Er5

图(tu)7 不同Er含量的 AM50合金在3.5% NaCl溶液中(zhong)浸泡72h后的腐蚀形貌(mao)

Fig.7 CorrosionmorphologyofAM50alloyswithdifferentErcontentimmersedin3.5% NaClsolutionfor72h

不同Er含量的AM50合金腐蚀后的


Fig.8 Tensilestrength(a)andstrengthloss(b)ofAM50alloyswithdifferentErcontentaftercorrosion


3 结论


(1)未(wei)添加Er的铸(zhu)态AM50合金主要由(you)αMg固溶(rong)体和(he)初生βMg17Al12相(xiang)组成;经过Er微合金化后(hou),AM50合金中除(chu)了αMg相(xiang)和(he)βMg17Al12相(xiang)外(wai),还(hai)含有 Al7ErMn5 相(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)。

(2)当腐(fu)蚀(shi)时间相同时,随着 Er含量(liang)的(de)(de)增加,AM50合(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)蚀(shi)速率总(zong)体表现为先(xian)降低而后(hou)升(sheng)高的(de)(de)趋势(shi)。AM50Er2和 AM50Er3合(he)金(jin)的(de)(de)腐(fu)蚀(shi)速率相差不大,但都(dou)小于 AM50Er1合(he)金(jin)的(de)(de),AM50Er4合(he)金的(de)腐蚀速率仅次(ci)于 AM50Er1合(he)金的(de)。

(3)随着AM50合金中Er元素(su)含量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia),腐蚀后(hou)合金的(de)抗拉强(qiang)度呈现(xian)先增(zeng)(zeng)加(jia)而后(hou)降低(di)的(de)趋势,在(zai)Er质量分数为0.5%时拉强(qiang)度最大(da);强(qiang)度损失随Er元素(su)含量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)呈现(xian)先减小而后(hou)增(zeng)(zeng)大(da)的(de)趋势。

(4)Er质量分数(shu)为0.5%时,AM50合金具(ju)有最(zui)佳(jia)的拉(la)伸性(xing)能(neng)和耐蚀性(xing)。


(文章来源:材料与测试网)

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