添加稀土元素对AZ91D镁合金腐蚀性能的影响
稀土在镁合金中作用的研究现状
稀土在镁合金中作用的研究现状作者：杜一鸣来源：《经营管理者·下旬刊》2016年第10期摘要：稀土元素在镁合金中具有阻燃、净化熔体等作用，能有效改善合金的铸造性能：可细化显微组织、形成准晶相、抑制形变织构，提高镁合金的室温及高温强度和塑韧性等力学性能；并改变镁合金表面腐蚀层结构、控制阴极相数量和分布以及影响电化学过程，从而改善镁合金的耐腐蚀性能。
总结了利用稀土元素改善镁合金组织性能的研究现状，并对稀土钱合金的发展前景进行了展望。
关键词：稀土镁合金组织性能现状一、镁合金概述镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点，在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场，特别是在全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下，镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥，镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。
面临国际镁金属材料的高速发展，我国作为镁资源生产和出口大国，对镁合金开展深入研究和应用前期开发工作意义重大。
然而普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的瓶颈问题。
大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15%范围内，在镁中有较大固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用；可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等；稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用；稀土元素还有很好的时效强化作用，可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。
因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金，使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能，将有效地拓展镁合金的应用领域。
二、稀土的作用1.熔体净化，保护。
稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用，达到除气精炼、净化熔体的效果。
镁合金在熔炼过程中极易氧化燃烧，工业生产镁合金一般采用熔剂覆盖或气体保护法熔炼，但都存在不少缺点，如果能够提高镁合金熔体自身的起燃温度则有可能实现镁合金大气下直接熔炼，这对镁合金的进一步推广应用意义重大。
稀土元素对合金耐腐蚀性的影响
稀土元素对合金耐腐蚀性的影响稀土元素，这几个字听起来是不是有点神秘？其实啊，它们在合金的世界里可有着不小的影响力，尤其是在合金的耐腐蚀性方面。
先来说说什么是稀土元素吧。
稀土元素可不是土里挖出来的“土”哦，它包括镧系元素以及钪和钇这 17 种元素。
这些元素在自然界中的含量相对较少，所以被称为“稀土”。
我曾经在一家金属材料的实验室里工作过，当时我们就在研究稀土元素对各种合金耐腐蚀性的影响。
那时候，为了得到准确的数据，我们天天泡在实验室里，摆弄着那些瓶瓶罐罐和复杂的仪器。
有一次，我在进行一组含有稀土元素的铝合金的耐腐蚀实验。
我按照严格的步骤，把样品准备好，放进模拟腐蚀环境的溶液中。
然后就是焦急的等待和不断的观测。
那段时间，我几乎是每隔一会儿就去看看样品的变化，心里那个紧张啊，就像等待考试成绩公布一样。
经过一段时间的观察和数据记录，我发现加入了适量稀土元素的铝合金，在腐蚀环境中的表现明显更好。
那些没有加入稀土元素的合金，表面很快就出现了锈斑和腐蚀的痕迹，而加入了稀土元素的合金，表面依然相对光滑，腐蚀的进展缓慢得多。
为什么稀土元素能有这样的神奇效果呢？这是因为稀土元素能够细化合金的晶粒，让组织结构更加均匀。
就好比是把一堆杂乱无章的东西整理得井井有条，这样一来，腐蚀性物质想要“入侵”就没那么容易啦。
而且啊，稀土元素还能在合金的表面形成一层致密的氧化膜。
这层膜就像是给合金穿上了一层防护服，把腐蚀性的物质挡在外面，保护着合金不被侵蚀。
比如说，在不锈钢中加入稀土元素，能够显著提高不锈钢在酸、碱等恶劣环境下的耐腐蚀性。
在一些海洋工程中使用的合金，如果加入了合适的稀土元素，就能更好地抵抗海水的侵蚀，延长使用寿命。
想象一下，如果没有稀土元素的助力，那些用于制造飞机、汽车、船舶的合金材料，可能很快就会被腐蚀损坏，那将会带来多大的安全隐患和经济损失啊！所以说，稀土元素对于合金耐腐蚀性的影响可真是不容小觑。
它们就像是合金世界里的“保护神”，默默地守护着合金材料，让它们能够更长久、更稳定地为我们服务。
稀土对AZ91镁合金阻燃性和机械性能的影响
稀有金属快报 ３７
稀土对 ＡＺ９１ 镁合金阻燃性和
机械性能的影响
王宝健， 李 洪
（ 江西理工大学， 江西 赣州 ３４１０００）
摘 要 ： 针 对 应 用 最 广 的 镁 铝 锌 锰 系 镁 合 金 ＡＺ９１， 探 讨 了 Ｌａ 的 加 入 对 其 阻 燃 性 和 机 械 性 能 的 影 响 。 在 自 制 覆 盖
０ ｍ
为在特定条件下反应的
Ｇｉｂｂｓ
自由能
变，
ｋＪ／ｍｏｌ；
ΔｒＨ
０ ｍ
为
标
准
状
态
下
反
应
焓
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，
ｋＪ ／ｍｏｌ；
ΔｒＳ
０ ｍ
为
标
准
状
态
下
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反
应
熵
变
，
Ｊ／ｍｏｌ；
Ｔ 为反应温
度， Ｋ。
在特定条件下氧化反应 Ｇｉｂｂｓ 自由能变小于 ０，
则能自发进行， 且其绝对值越大反应越容易进行。
用式（ ２） 所列的反应模型对大量金属进行计算。
但是镁及镁合金在熔炼过程中极易发生氧化反 应和燃烧， 产生气体吸附和氧化夹杂， 导致合金质 量下降， 生产十分困难， 甚至十分危险。目前国内 外一般采用熔剂覆盖和气体保护法熔炼镁合金， 但 这些方法均不同程度地存在着铸件易产生熔剂夹 杂、污染环境、设备复杂及生产成本高等缺点。普 通镁合金零件在后续机加工时还得特别注意安全，
剂保护下， 按照 ＡＺ９１ 镁合金化学计量比备料， 熔铸了 ３ 种不同稀土含量（ ０， ０．２％， ０．４％） 的样品 。 对 样 品 进 行 燃
点、硬度测定和金相观察。结果表明， 富 Ｌａ 稀 土 不 仅 可 有 效 地 提 高 镁 合 金 的 燃 点（ 在 ＡＺ９１ 系镁合金中添 加 ０．４％
稀土和稀有元素对镁合金的腐蚀速度的影响
稀土和稀有元素对镁合金的腐蚀速度的影响向镁中加入铅到百分之一对耐蚀性没有影响，进一步提高铅的加入量，耐蚀性下降。
在纯镁中加入磷的负作用当加入锰以后大大降低。
除了锰，加铈也能使磷沉淀而改善含磷镁合金耐蚀性。
可以加入稀土和稀有元素的合金大多数是耐热镁合金，试验研究证明：工业镁和镁加上百分之六点六的锡合金加入百分之零点零三带百分之零点四八的钙，使其在氯化钠溶液中耐蚀性增加，加镓对高纯镁为基础的其他合金的耐蚀性没有明显的影响。
镓对其他合金的抗应力腐蚀性能也没有明显的影响。
向工业镁和镁钕合金中加入百分之一钙其耐蚀性最好，高于或者低于百分之一的钙其耐蚀性均下降。
向镁、镁锌、镁铝中加入铟，耐蚀性下降的最大。
向镁钕合金中加入百分之零点一到百分之零点五的钴，使其耐蚀性下降，当钴的含量大于百分之零点二的时候耐蚀性下降的会更快。
向镁钕、镁钕锰合金中加入镍也使耐蚀性下降。
通常，变形镁铝合金的腐蚀速度比铸造的镁铝合金高，这与变形的镁铝合金中铝含量和纯度比铸造的低有关。
此外，变形镁合金的组织和性能是各向异性的，这无疑会提高腐蚀速度。
稀土和稀有元素对镁合金的腐蚀速度的影响金属杂质的影响 ASTMB117盐雾快速检测法可以提供镁合金及其组件耐盐水腐蚀性能数据，镁合金的海水腐蚀速度比盐雾腐蚀速度小的多。
盐雾腐蚀速度比海洋大气的腐蚀速度大200倍，在这两种情况下，AZ91合金的腐蚀速度均比碳钢和压铸铝合金的低。
镁合金中不同杂质的允许含量是铁百分之零点零一七，铜的允许含量是百分之零点一，镍的允许含量是百分之零点零零五，低于此允许含量对镁的耐蚀性没有明显的影响。
当镁合金中含有百分之三的锌，尤其是含有百分之锰，杂质允许含量会大大提高。
高纯镁中含有百分之零点一的铁其耐蚀性就会低于工业镁了。
当铁的含量低于百分之零点零零七，镍的含量低于百分之零点零零零四的时候ZM5合金在氯化钠的溶液中和海水中耐蚀性会大大提高。
ZM5合金中的镍含量从百分之零点零零零九提高到百分之零点零一，其耐蚀性下降50倍。
稀土铈对AZ91D镁合金组织及力学性能的影响
距， 计算 延伸率 ．
２ 实验 结 果 及 分 析
２ １ 稀土 ｃ 对 ＡＺ １ ． ｅ ９Ｄ镁合 金铸 态组 织 的影响
内蒙 古 工业 大 学 学 报
ＴＪ Ｒ ＳＡｄ型 全谱 直读 等离 子光谱 仪 实际测定 ， Ａ Ｉ Ｉ 试样 中稀 Ｊ Ｃ ２ ｅ的设计 加 入量 及实 测含量 见表 ２ 对于 ， 试样 １ —２出现 实测 含量 值高 于设 计加 入量值 ， 为是 由于分析 中存 在误 差所致 ． 认
高 霞 ， 郭 锋 ， 李鹏 飞 ， 许 娟
（ 蒙 古 工 业 大学 材料 科 学 与 工 程 学 院 ， 和 浩 特 ０ ０ ５ ） 内 呼 １ ０ １
摘要 ： 研究了稀土ｃ 对 Ａ ９Ｄ合金组织及力学性能的影响． ｅ Ｚ１ 实验表明， 随着加入
ｃ ｅ的 量 从 ０ ２ ． ％到 ０ ８ ． ％变 化 ， ９Ｄ 合 金 铸 态 晶 粒 逐 渐 由大 变 小 ，一 相 弥 ＡＺ １ 口Ｍｇ Ａ１ ｚ 散 分 离 ， 土 ｃ 的 这 种 细 化组 织 的 作 用 可 以 改 善 ＡＺ １ 镁 合 金 的 力 学 性 能 ． 稀 稀 ｅ ９Ｄ 但 土 添 加 量 较 高 时 ， 使 组 织 中 出 现 明 显 的 针 状 的 ｐＭｇ ＡＩ 。 而 使 镁 合 金 的 力 会 — 相 反 学 性 能 恶 化 ． 有 提 高 ＡＺ １ 镁 合 金 抗 拉 强 度 的 作 用 ， 对 延伸 率 影 响 较 小． 铈 ９Ｄ 但 当加 入Ｃ 量０８ 时性能最佳 ， 拉强度达到最大 ， １５ ｅ ． 抗 为 ８ ａ 延 伸 率 为 ４ ， 一 个较 ＭＰ ， 是 好 的 性 能 组 合．
内蒙 古 工 业 大 学 学报
第２ ９卷
第 １期
稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1)
稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1).txt爱情是艺术，结婚是技术，离婚是算术。
这年头女孩们都在争做小“腰”精，谁还稀罕小“腹”婆呀？高职不如高薪，高薪不如高寿，高寿不如高兴。
稀土元素在镁合金中的作用及其应用..张景怀1, 2 , 唐定骧1 , 张洪杰1 , 王立民1 , 王.. 军1 , 孟.. 健1*( 1. 中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室, 吉林长春130022; 2. 中国科学院研究生院, 北京100039)摘要: 综述了稀土元素在镁合金中的主要作用和效果, 从冶金物理化学角度对稀土元素在镁合金中的作用行为进行了初步分析。
结合中国科学院长春应用化学研究所的初步研究成果介绍了含稀土镁合金Mg..Zn..RE, Mg..Al..RE, Mg..RE 等系列的性能及其应用, 展示了含稀土镁合金的优良综合性能, 特别是高强、高韧、耐热和抗蠕变性能、耐腐蚀性能, 稀土镁合金将成为研制高性能镁合金的重要方向。
关键词: 镁合金; 力学性能; 耐热性; 稀土中图分类号: TG146. 2; O614. 33.. .. 文献标识码: A.. .. 文章编号: 0258- 7076( 2008) 05- 0659- 09.. .. 镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点, 在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场, 特别是在全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下, 镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥, 镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。
面临国际镁金属材料的高速发展, 我国作为镁资源生产和出口大国, 对镁合金开展深入研究和应用前期开发工作意义重大。
然而目前普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的瓶颈问题[ 1~ 5] 。
稀土元素由于具有独特的核外电子结构, 作为一种重要的合金化元素, 在冶金、材料领域起着独特的作用, 例如净化合金熔体、细化合金组织、提高合金力学性能和耐腐蚀性能等。
稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金腐蚀性能的影响及腐蚀机理研究的开题报告
稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金腐蚀性能的影响及腐蚀机理研究的开题报告题目：稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金腐蚀性能的影响及腐蚀机理研究一、选题背景AZ91镁合金具有较好的耐腐蚀性能，但其腐蚀性能仍是其应用受限的因素之一。
稀土元素是一种优良的合金化元素，可以显著改善材料的性能。
而在AZ91镁合金中加入稀土元素Ce、Nd可以在一定程度上提高其抗腐蚀性能。
因此，研究稀土元素对AZ91镁合金腐蚀性能的影响及其作用机理，对于优化AZ91镁合金的性能，推广其应用具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在探究稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金腐蚀性能的影响，并进一步研究其作用机理，为优化AZ91镁合金的性能提供科学依据。
三、研究内容1. AZ91镁合金的制备与处理采用真空熔炼法将高纯度的AZ91镁合金材料制备成样品，然后采用理化处理方法优化其组织结构。
2. AZ91镁合金的腐蚀性能测试采用静态腐蚀试验方法，研究不同浓度、不同温度酸性溶液、碱性溶液、盐水等环境下AZ91镁合金的腐蚀行为及其腐蚀特征。
3. 稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金腐蚀性能的影响选取不同含量的稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金进行改性，研究其在不同腐蚀环境下的耐腐蚀性能，并分析其影响机理。
4. 腐蚀机理研究基于腐蚀试验结果，采用材料表面分析技术、电化学测试方法等手段，探究不同腐蚀环境下AZ91镁合金腐蚀机理，以及稀土元素Ce、Nd 对腐蚀机理的影响。
四、研究意义本研究对于提高AZ91镁合金的耐腐蚀性能，优化其应用具有一定的理论和实践意义。
同时，本研究对于研究基于稀土元素Ce、Nd的镁合金材料的性能提升，提高其应用范围，具有一定的推广价值。
稀土元素对AZ91D压铸镁合金高周疲劳性能的影响
1 试验材料及方法
1 1 试验材料及试样制备 试 验 用材 料为 第 一汽 车 集团 铸 造公 司 生产 的 AZ91D 及添加稀土的压铸镁合金 , 3 种试验合金的成 分如 表 1 所 示。其 中 主 要 稀 土 成 分 为 55w % t Ce 20w % t L a 5w % t Pr 。 拉伸试验采用单肩圆截面比例试样 , 其尺寸如图 1a 所示。疲劳试样的尺寸如图 1b 所示 , 标距长度为 20mm, 标距直径为 6mm, 总长度为 90mm, 沿试样的轴 向用 1200 号的 SiC 砂纸细磨 , 以排除试样表面加工缺
7
2 试验结果与分析
2 1 显微组织观察与分析 图 2 为不同成分压铸镁合金的显微组织和相应的 X 射线衍射分析结果。由图 2a可见, 合金的组织是由 尺寸较大的块状白色基体相和不连续网状分布的灰色
图 1 拉伸 试样尺寸 ( a) 和高周疲劳试 样尺寸 ( b) F ig . 1 T he size o f tens ile sa m ple ( a) and h igh cyc le fatigue sa mp le( b)
。疲劳破坏是机械
结构最常见的失效形式之一, 汽车中许多结构件也常
作者简介 : 杨 友 ( 1972 08 ) 男 , 吉林永吉人 , 副教授 , 主要从 事汽车材料与金属材 料表面改性方面的研究工作 , 发表论文 10 余篇。联系 电 话 : 0431 6644772 com E m a i: l yangyou_0825@ 163.
稀土元素对 AZ91D 压铸镁合金高周疲劳性能的影响
杨 友 , 刘勇兵 , 杨晓红 , 陈
1, 2 2 2
华
2
( 1 长春工业大学 材料科学与工程学院, 吉林 长春
稀土元素Ce、Nd对AZ91镁合金显微组织、显微硬度及起燃温度的影响
也被 更 多的镁 制 品企业 所 采用 。虽 然该 方法 形 成 的保 护膜 仅能 在静 态下 实现 阻燃 ，而在 动态 液 体 流动 中仍 需一 定量 的气 体作 为保 护 ， 则 将 发生 燃烧 ， 合 金化 但 阻燃 方法 和气 体保 护法 的结合 使用 ，可大 大 降低 保护 气 的添加 量 ， 从而 降低温 室 气体 的排放 量 。 在 过 去 的研 究 中 １ 多 的 是侧 重 阻燃 元 素 对 纯 ， 更 镁起 燃 温度 的提 升作用 ，而对 常用 镁合 金 的燃 点影 响 研 究较 少 ，特别 是对 两种 阻燃 元素 复合 添 加 的效 果研
对比不同含nd量的az91dnd合金的显微组织发现随着nd含量的增多消耗了合金中的铝元素使得b相减少而块状的铝一稀土相数量增加尺寸增大且产生偏聚造成合金组织和成分不均匀易引起应力集中导致合金力学性能下降
／ｌ
‘ Ｉ 乙 Ｌ ， Ｖ ｌ ¨ ０ ¨ ‘ ０ 。 ‘ － ７ 一 Ｖ ０ ＾。
将严重污染环境并损害人体健康 而向镁合金中加入 。 阻 燃 元 素 以提 高 合 金 燃 点 的办 法 正 被 越 来 越 多 的应 用 ，尤其是部分阻燃元素 同时能起到提高合金力学性 能 的作 用 。 因此 ， 金化 阻燃 方法被 众 多学者 所研 究 ， 合
基金项 目： 河北省 自然科学基金青年科学基金项 目（ ０ ０ ０ １ １ Ｅ２ １０ ０ ２ ）
镁合金是 目前应用中最轻 的金属结构材料ｌ在我 ｌ ｌ ， 国 国民经 济 的各 个 领 域 正发 挥 着 越来 越 重 要 的作 用 。
特 别 是 镁 合 金被 制 备 成 汽 车材 料 和 “ｃ 电子 产 品 等 ３” 材料 ， 每年 的需求 量 非 常大 。 随着 节能 减排 工作 的进 一 步 进行 ， 多领 域 的钢铁 材料 、 更 铝合 金 材料及 塑料 制 品 被 镁合 金 材料 所取 代 ，从 而 大大 降低 了合金 在 熔炼 过 程 中的耗 电量 和污 染气 体 的排放 量 。 此外 ， 这些 镁制 品 应 用 到汽 车零 部件 ，将 对汽 车减 重 、节油起 到 重要 作 用， 并可 进一 步降 低汽 车尾气 的排 放量 。 合金 将成 为 镁 ２ 世纪 重要 的轻 质高 强 度材料 之 一＿ １ ２ ＿ 。 然而 ， 镁及 其 合 金燃 点 低 、 燃 烧 ， 生 产 中造 成 易 在 了不便 ， 并影 响 了镁制 品产 量 的提升 。 常为解 决镁 熔 通 炼 中 的易 燃 问题 ， 企业 采 用 气 体保 护 法 『 溶 剂覆 盖 各 ３ ｌ 、 法Ｉ、 化 阻燃 ｌ 方法 ， 几种方 法 的结合 使用 。其 合金 １ ５ 等 ｌ 或 中气体 保 护法 最 为有效 ， 却提 高 了设备 的成 本 ， 但 也产
稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响
稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响周坐东【摘要】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.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2010(026)002【总页数】4页(P34-36,46)【关键词】铈;AZ91D镁合金;显微组织;力学性能【作者】周坐东【作者单位】湖南有色金属研究院,湖南,长沙,410015【正文语种】中文【中图分类】TG146.4+5镁合金是一种非常重要的工程材料,与其它材料相比,有密度小、比强度高等许多性能优势,很早就应用在航空航天工业上,其它的应用领域也相当广泛,如镁合金材料的良好震动吸收性、电磁屏蔽性能、散热及耐蚀性好等,使其在计算机、通讯等电子产品中的应用得到不断增长。
镁合金比铝合金易于回收,可做到100%的回收利用,因此镁合金材料有“绿色材料”的美称。
据预测,汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重。
汽车若部分使用镁合金,其自重减少10%,耗油将减少8%～10%,其燃油效率也可提高5.5%,温室气体二氧化碳的排放量也相应减少,因此镁合金材料在减重节能、减少废气的排放方面起到关键的作用。
而当前镁合金材料生产量很小,应用非常有限,与镁合金的优异性能极不相称。
稀土作为主要的合金元素或微合金化元素,被广泛应用于钢铁及有色金属合金中。
在镁合金中,稀土优异的净化、强化和耐蚀性能不断被认识。
在稀土镁合金的应用与开发中,已取得了一定的技术突破和具有学术和应用价值的科研成果,其应用领域也得到了不断的推广和深入。
钙及稀土元素对AZ91镁合金腐蚀行为的影响的开题报告
钙及稀土元素对AZ91镁合金腐蚀行为的影响的开题报告
一、研究背景和意义
AZ91镁合金具有比重轻、强度高、加工性好等优点，在航空航天、汽车制造等
领域有广泛应用。
然而，镁合金存在极其严重的腐蚀问题，尤其是在潮湿的环境下。
因此，探究AZ91镁合金在不同条件下的腐蚀行为，尤其是钙及稀土元素对该腐蚀行为的影响，对于材料的研发和改良具有重要的意义。
二、研究目的
本文旨在通过实验研究钙及稀土元素对AZ91镁合金腐蚀行为的影响，为该合金
的材料性能改良和应用提供指导。
三、研究方法
采用静态浸泡法和电化学方法研究AZ91镁合金在不同条件下的腐蚀行为。
首先，通过SEM和EDS对AZ91镁合金微观形貌和元素组成进行表征。
其次，研究不同浓度的氯离子溶液、不同PH值的溶液、不同样品处理方式等条件对AZ91镁合金腐蚀行为的影响。
最后，研究钙及稀土元素对AZ91镁合金腐蚀行为的影响，并探究其机理。
四、预期结果
通过研究AZ91镁合金在不同条件下的腐蚀行为，可以确定其最优的使用条件和
材料处理方式。
同时，研究钙及稀土元素对腐蚀行为的影响，可以为AZ91合金的改良提供有益的思路和方向。
五、研究意义
本研究可以为AZ91镁合金的材料研发和应用提供重要的参考和指导。
并可推动AZ91镁合金在航空、汽车、电子等领域的应用。
稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响
的力学性能的影响， 为提高镁合金的力学性能和扩大 镁 合金 的使用范 围提供一定 的参 考。
小， 应用非 常有 限 ， 与镁合 金 的优异性 能极不相 称 。
产品中的应用得到不断增长。镁合金 比铝合金易于
回收 ， 可做 到 １０ 的 回收利用 ， ０％ 因此镁 合 金 材料 有
“ 色材料 ” 绿 的美称 。据 预 测 ， 车所 用 燃料 的 ６ ％ 汽 ０
消耗 于汽 车 自重 。汽车 若 部 分使 用 镁 合 金 ， 自重 其 减 少 １％ ， 油将 减少 ８ ～１％ ， 燃油 效 率也 可 ０ 耗 ％ ０ 其 提高 ５５ ， ．％ 温室 气 体 二 氧 化 碳 的排 放 量 也 相 应 减
镁 合 金 是一 种 非 常重 要 的工 程 材料 ， 与其 它 材 料 相 比 ， 密度 小 、 有 比强 度 高 等许 多 性 能 优 势 ， 早 很 就应 用在 航 空航 天 工业 上 ， 它 的应 用 领 域也 相 当 其 广泛 ， 如镁 合金材 料 的 良好震 动 吸收 性 、 电磁 屏蔽 性 能、 散热及 耐蚀 性 好 等 ， 其 在计 算 机 、 讯 等 电子 使 通
在试 棒 相 同部位 截取试 样 ， 打磨 、 光 ， ４ 经 抛 用 ％
加工研究工作 。
的硝 酸酒 精 溶 液 腐 蚀 后 ， 备 成 金 相 试 样 ， 后 用 制 然
第２ 期
周 坐 东： 土元 素铈 对镁 合金 Ａ ９ Ｄ显微组 织和力 学性 能的影 响 稀 Ｚ１
３ ５
Ｎ ｋ ｎ Ｅ ｉｈ ｔ光 学 显 微 镜 分 析 显 微 组 织 。 用 ｉｏ ｐｐ ｏ Ｒｇ ｋ Ｄ ｍａ ｉ ｕ ／ ｘ一３ ａ Ｃ型 ｘ射 线 衍 射 仪 分 析相 组 成 ， 辐
稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响
稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响研究了稀土元素Y、Nd和Gd混合添加到AZ91D镁合金中，压铸件镁合金AZ91D的力学性能以及微观组织的影响，试验结果表明：随着稀土元素加入量的增加，AZ91D镁合金的抗拉强度和伸长率都有所提高，晶粒得到了明显的细化，但是过量的稀土元素又会使合金的力学性能下降。
当稀土元素的质量分数为3%时，稀土元素对镁合金的力学性能强化效果最好。
室温下最好的抗拉强度为260.5MPa，而经过固溶（T4）和时效（T6）热处理后，综合性能也得到了明显的提高，组织也得到了细化。
T4态最佳抗拉强度为282.99MPa，T6态最佳抗拉强度为270.33MPa，硬度得到了明显的提高，其中铸态下的最大硬度值为98HV。
由此可得知稀土元素可能提高AZ91D镁合金的力学性能。
标签：镁合金；稀土元素；力学性能；热处理doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.32.097镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有高比强度和比剛度、高减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，并且有优良的导热性和导电性，良好的尺寸稳定性等一系列优点。
因此在汽车、电子电器、航天航空和国防军事工业领域有着极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金以后发展起来的金属结构材料，并被称之为“21世纪的绿色工程材料”。
其中AZ91D就是一种应用及其广泛的压铸镁合金，该合金的A代表铝，Z代表锌，“9”表示Al的含量为9%，“1”表示Zn的含量为1%左右。
D表示是第四种登记的具有标准组成的镁合金。
但目前的生产实际中还存在一些技术难点使得镁合金不能更加广泛的应用到汽车中，其中对于稀土镁合金的研究还存在许多不确定因素，因此对于稀土镁合金还需要相关技术人员通过不断的试验来完善相关领域。
本文以Mg-Gd合金作为基体，研究稀土元素Gd对镁合金微观组织和力学性能的影响，探索稀土元素Gd对AZ91D镁合金材料的性能影响，从而为镁合金在汽车领域中的广泛应用提高技术基础。
稀土元素对镁合金强化的影响
稀土元素对镁合金强化的影响前言：非磁性金属镁位于化学元素周期表中第2族，原子序号l2，原子量24.32。
镁合金密度小，是最轻的结构金属材料，比铝合金轻36％，比锌合金轻72％，是钢的1/4；其具有低密度、高比强度、高比刚度、高弹性模量和高阻尼性能；其比强度明显高于铝合金和钢，比刚度也接近于铝合金。
除此之外，镁合金还具有优良的减震性、低温冲击韧性、和尺寸稳定性、导热性，它的电磁屏蔽能力强、易切削加工、易回收、表面处理性能好，在汽车、电器、交通、航空等领域有着广阔的应用前景，对环境也无污染，被誉为“21世纪绿色工程材料”。
目前，镁合金主要形成了AZ(Mg-Al-Zn)、AM(Mg-Al-Mn)、AE(Mg-Al-RE)、AS(Mg-Al-Si)、ZK(Mg-Zn-Zr)和EK(Mg-RE-Zr)等系列。
但镁合金的强度和塑性总体来说低于铝合金；此外，高温性能差也是限制镁合金应用的主要原因之一。
所以提高镁合金的室温和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题。
常常采用合金元素优化、热处理、形变强化、机械合金化以及一些先进的加工技术和手段来提高镁合金的常温和高温性能。
在镁合金中加入微量稀土元素后，其组织性能也可以得到较大的改善和提高[1]。
1.镁合金的几种强化机制1.1 固溶强化固溶强化时溶质原子固溶入晶体的晶格中，由于溶质原子与基体原子的原子半径和弹性模量不同使晶格畸变，从而使合金得到强化。
根据Hume-Rothery固溶度准则，溶质与基体原子的原子半径尺寸差大于15%，就不会形成浓度较大的固溶体。
镁的原子半径为3.2人，符合上述尺寸的元素有Li、A1、Ti、Cr、Zn、Ge、Yt、Sn、Nb、Mo、Pd、Ag、Nd和Bi等。
另一方面，相同电子价，相同晶体结构的元素相互之间的固溶度大，对于镁来说，符合条件的元素只有Cd和Zn。
另外，低价金属容易使高价金属固溶，因为额外电子的加入提高了合金金属之间的结合能和结构的稳定性。
[镁合金,稀土,行为]浅析稀土La对汽车用AZ91D镁合金腐蚀行为的影响
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浅析稀土La 对汽车用AZ91D 镁合金腐蚀行为的影响1 试验材料与方法试验材料为AZ91D 镁合金La 以Mg-30La 中间合金形式加入。
熔炼时，先将合金铸锭置于功率为8 kW 的电阻炉中，温度调至720℃并通氩气进行保护熔炼，待镁合金完全熔化之后，利用铝箔将Mg-30La 中间合金包裹并压入镁合金熔体底部( 其中La 元素加入量约为1%) ，并将温度调至730℃; 待中间合金全部熔化后，充分搅动并利用多孔头引入氩气精炼除气，温度降至680℃，保温10 min，然后将熔融金属液浇入到预热温度200℃左右的金属模具中，制备出所需合金试样2#。
采用线切割把制好的试样切割成8 mm 8 mm 10 mm 的小试样，用SiC 金相砂纸从200#、400#逐级打磨到1000#去除表面氧化物薄膜，并利用丙酮清洗去除合金表面杂质和油污，室温下冷风吹干，用电子天平将试样称重后，悬挂于300 mL w( NaCl)=3. 5%的溶液中分别浸泡12 h、24 h、36 h、48 h 后取出，然后在180 g /L 的Cr3O3 + 12 g /L 的AgNO3的混合溶液中浸泡8 min，将表面腐蚀物清洗干净，冷风吹干、秆重，记录下腐蚀前后试样重量。
采用TESCANVEGA Ⅱ LMU 型扫描电镜、能谱分析仪( EDS)及XRD 衍射仪对加入稀土La 前后的AZ91D 镁合金试样的显微组织、相结构、元素分布进行分析对比，并对其耐腐蚀性行为及其机制进行讨论。
2 试验结果与讨论2. 1 合金显微组织1#、2#试样的电子扫描显微镜照片。
一般情况下，1#试样显微组织由基体-Mg 相固溶体、分布在基体相上呈粗大的-Mg17Al12及其周围细小的共晶组织所组成，可见，合金中大面积的黑色区域为基体相分布较稀疏、呈灰黑色板块状或条状形貌的为-Mg17Al12相; 相周围的细小组织为-Mg 过饱和固溶体中析出的二次-Mg17Al12相，其扫描电镜中观察呈薄层状组织。
稀土元素对镁合金力学性能的影响
稀土元素对镁合金力学性能的影响镁及其合金作为现阶段最轻的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度、高阻尼性、良好的导热性、优良的机加工性、稳定的零件尺寸、易回收等优点，在航空、航天、汽车工业、运输、电子、通讯、计算机等行业有广泛的应用。
镁合金由于力学性能不够高、耐蚀性差等不足，限制了镁合金在生产生活中的广泛应用，而当添加少量稀土后，镁合金各种性能可得到大幅提升。
稀土元素位于元素周期表的Ⅲ B族，原子的最外层电子结构相同，都是2个电子，次外层电子结构相似，倒数第3层4f轨道上的电子数从0～14各不相同；化学性能相差不大，化学性质都很活泼。
镁合金和稀土元素都是密排六方晶体结构，因此稀土元素在镁合金中都有较大的固溶度。
稀土元素中除了Sc以外，其余的16个元素都可以与Mg组成共晶相，大多数的稀土元素在Mg中的固溶度都是很大的，表1列出了稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相。
表1 稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相稀土元素对Mg合金净化和细化晶粒的影响镁元素化学性质活泼，易与O2和H2O反应形成MgO，使得镁合金中含有氧化夹杂物，降低了镁合金的质量和使用性能。
氧化夹杂物一般存在于镁合金铸件的基体或晶界上，导致合金产生疲劳裂纹，且降低了力学性能和耐腐蚀性能等。
而稀土元素的添加，不仅可以减少夹杂物的数量，还能细化晶粒，提高合金的性能。
当稀土元素Ce添加到AM50镁合金中，Ce起到净化合金的作用，减少了如Fe、Ni等杂质。
Y的添加能够减小挤压Mg-Zn-Zr合金的晶粒尺寸，晶粒尺寸从不含Y的14.2μm减小到3%（质量分数）的3.2μm，降幅高达77%。
稀土元素对Mg合金力学性能的影响01 Mg-Al-RE系Mg-Al系镁合金是目前牌号最丰富、应用最广的镁合金系列，添加到Mg-Al系镁合金的稀土元素主要有Ce、Y、Nd等。
不含稀土的Mg-Al基合金主要有α-Mg枝晶和分布于枝晶间的金属间化合物β-Mg17Al12相；而当Mg-3%Al基合金添加稀土元素后，α-Mg枝晶变细，金属间化合物β-Mg17Al12相由Al11RE3和Al2RE所替代。
混合稀土阻燃镁合金AZ91D的腐蚀性能分析
明， 入 ０ １ Ｒ 加 ．％ Ｅ提 高 了镁 合 金 的 平 衡 电 位 和 腐 蚀 电位 ， 低 腐 蚀 电流 ， 而 显 著 降 低 合 金 的 腐 蚀 速 度 。 降 从 关键 词 阻燃 镁 合 金 ； Ｅ； 蚀 性 能 Ｒ 腐
文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ３ １ （ ０ ０ ０ ０ ０ １ ７ — ８ ８ ２ １ ） ３— ０ ７—０ ３
第 ３期
总 第 １７期 ８
６ 月
冶 金 丛 刊
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稀土种类和加入量对az系镁合金组织的影响大学毕设论文
(二 〇 一 五 年 五 月本科毕业论文题 目:稀土种类和加入量对A Z系镁合金组织的影响学生姓名:王自武学 院:材料科学与工程系 别:材料与冶金工程专 业:金属材料工程班 级:金属11-1指导教师:郭锋 教授摘要AZ系镁合金由于具有诸多良好的性能，成为了近年来的研究热点。
镁合金作为目前最轻质的铸造合金，具有低密度、高比强度、良好的电磁屏蔽性，在航空航天、电子、汽车等诸多领域得到了应用。
目前普遍研究发现，在镁合金中加入稀土元素，能够改善合金组织，提升合金力学性能。
但是对于具体加入多少，研究结果不尽相同，说法也不一致。
为了更好地研究和发现稀土对镁合金的影响，我们设计制作了不同Ce含量的稀土-镁合金，通过其硬度、抗拉强度、延伸率、XRD、金相组织等测试分析不同稀土含量对其组织和性能的影响。
课题以常见的AZ91D镁合金为研究主要对象，加入含量分别为0%、0.3%、0.6%、0.9%的稀土Ce，构成了加入单一稀土、不同稀土含量的AZ91D-Ce系列合金。
通过压铸成型获得所需要的试件，使用蔡司光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、SHT-4605型微机控制电液伺服万能试验机等分析手段对合金的微观组织和力学性能进行了观察分析。
结果显示：(1) 由于稀土Ce的加入，使得合金晶粒细化，除了合金中原有的α-Mg和共晶体的基本组织组成以外，生产了新相Al4Ce；(2) 随着稀土Ce加入量的增多，镁合金的硬度、抗拉强度、延伸率都增大，其力学性能得到改善。
并且在Ce含量为0.9%时，其综合力学性能最好。
关键词:稀土，AZ系镁合金，加入量，合金组织AbstractAZ based alloys because of the many good performance, has become a hot topic in recent years. Magnesium alloys as the most lightweight cast alloy, low density, high strength, good electromagnetic shielding, aerospace. Electronics, automotive and other fields has been applied. Now generally it found that adding rare earth elements in the magnesium alloy, it is possible to improve the alloy to enhance the mechanical properties of the alloy. But for how much concrete was added, the results are not the same, saying inconsistent. In order to better study and found that the impact of rare earth magnesium alloys, we designed a different contents of Ce rare earth - magnesium alloy, by measuring its hardness, tensile strength, tensile elongation, XED microstructure analysis to test and influence of different rare earth content on its properties.Subject to common AZ91D magnesium alloy as the research main object, join contents were 0%, 0.3%, 0.6%, 0.9% rare earth elements Ce, constitute the added single rare earth, rare earth content of different AZ91D-Ce alloys. Specimens obtained by die casting needs, using Zeiss optical microscopy, X-ray diffractometer, microhardness, SHT-4605 microcomputer controlled electro-hydraulic servo universal testing machine analytical tools, etc. on the microstructure and mechanical properties were observation and analysis. The results showed that: (1) With the increase of the added amount of Ce, hardness, tensile strength, elongation of the magnesium alloy increases, its mechanical properties are improved. And Ce content is 0.9%, its best mechanical properties. (2) Due to the addition of Ce, ma king the alloy grain refinement, in addition to any original α-Mg alloy and the basic organization of the eutectic composition, producing a new phase Al4Ce. keyword :rare earth；AZ magnesium alloy ；Adding amount；The microstructure of the alloy目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1镁和镁合金简述 (2)1.1.1镁的简述 (2)1.1.2镁合金特点 (2)1.1.3镁合金分类 (3)1.2稀土镁合金中稀土的应用意义 (3)1.3稀土元素在AZ系镁合金中的应用现状 (4)1.3.1 稀土Nd对AZ91镁合金组织和性能的影响 (4)1.3.2稀土Er对AZ91镁合金组织与性能的影响 (5)1.3.3 稀土Pr对AZ91D镁合金组织和性能的影响 (5)1.3.4 稀土Y对AZ91镁合金组织和性能的影响 (6)1.3.5稀土Ce对AZ91D镁合金固溶时效组织的影响 (7)1.3.6稀土La对AZ91D镁合金耐蚀性的影响 (7)1.3.7稀土Gd对AZ80镁合金组织和性能的影响 (8)1.4稀土在AZ镁合金的作用 (9)1.4.1熔体净化作用 (9)1.4.2固溶强化作用 (10)1.4.3细晶强化作用 (10)1.4.4提高合金耐蚀性 (10)1.4.5改善合金的力学性能 (11)1.4.6稀土的阻燃作用 (11)1.5 稀土对镁合金组织的影响 (11)1.6稀土镁合金的应用前景 (12)第二章实验方法和过程 (14)2.1实验流程 (14)2.2实验合金成分设计 (15)2.3实验材料制备 (15)2.3.1稀土镁合金熔炼 (15)2.3.2压铸成型 (16)2.3.3取样 (16)2.3.4制取试棒 (17)第三章实验数据分析 (18)3.1 Ce对合金微观组织的影响 (18)3.2 Ce加入量对组织组成的影响 (19)3.3 Ce对稀土镁合金硬的影响(Hv) (21)3.4 Ce对镁合金力学性能的影响 (21)第四章结论 (24)参考文献 (25)谢辞 (28)引言近年来，各种材料推陈出新，镁合金作为目前最为质轻的构造材料，受到人们一致的青睐。
稀土对镁合金性能的提高
稀土对镁合金性能的提高
1、提高镁合金力学性能
如前所述，稀土的添加通过细晶强化、固溶强化、弥散强化及时效沉淀强化(其中的一种或几种强化机制)提高镁合金的力学性能，特别是高温力学性能，使得稀土镁合金成为高温抗蠕变、高温高强镁合金的重要研发方向。
2、提高镁合金耐蚀性能
稀土元素能够与镁合金中有害杂质(如铁、镍等)结合，降低它们的强阴极性作用，并且能够优化合金组织结构，抑制阴极过程，从而提高合金基体的耐蚀性能。
此外，稀土的加入使合金表面生成更加致密的腐蚀产物膜，抑制合金的进一步腐蚀，因此稀土能够有效地提高镁合金耐腐蚀性能。
3、提高镁合金摩擦磨损性能
稀土元素与氧、硫等杂质元素有较强的结合力，抑制了这些杂质元素引起组织疏松的作用;在熔炼过程中，稀土元素能与水气和镁液中的氢反应，生成稀土氢化物和稀土氧化物以除去氢气，减少气孔、针孔及缩松等铸造缺陷，提高了铸件质量，减少了在摩擦过程中裂纹源的产生;稀土元素还可以净化晶界，增加晶界强度，使裂纹不易在晶界处产生;在材料摩擦过程中，磨损表面不可避免会发生温度升高，在大气环境中，几乎无法避免氧化作用的影响，摩擦表面的氧化物层对摩擦磨损起着非常重要的作用。
稀土元素在氧化物膜与基体界面发生了偏聚，提高了氧化物膜的粘着力，细化了膜的组织，有助于提高膜的耐磨性和抗剥离能力，这样形成的氧化物膜比较稳定，故增强了稀土镁合金的承载能力。
4、提高镁合金疲劳性能
一方面稀土的加入抑制了氧、硫等杂质元素引起的组织疏松作用，减少了气孔及缩松等铸造缺陷，提高了铸件质量，从而减少在疲劳过程中裂纹源的产生。
另一方面，稀土添加引起的晶粒细化、第二相强化及固溶强化增强了镁合金的抗疲劳性能。
稀土对镁合金AZ91D摩擦磨损性能的影响
量 为 ０ １ｍｇ电 光 分 析 天 平 测 量 ，用 Ｊ Ａ．４ ． Ｘ ８０型 扫 描 电镜 观 察 材 料 表 面 磨 损 形 貌 和磨 屑 形 貌 。
２ 试 验 结 果 与 讨论
２ １ 稀 土镁 合 金 的 显 微 组 织 ．
图 １为 含 与 不 含 稀 土 镁 合 金 的 显 微 组 织 ， 土 稀
含 量 为 ０． ６％ 。 图 中 可 以 看 出 ， 入 稀 土 后 ， 从 加
表 １ 含与 不含 稀土 镁 合金 的机 械性 能
１ 试 验 材 料 与 方 法
实验 中 所 用 Ａ ９ Ｄ镁 合 金 的 基 本 成 分 （ ，质 Ｚ１ ％
量分 数） ９ １ Ｚ ， ．Ｍｎ 其 余是 Ｍｇ 稀 土 以 是 Ａ ，１ｎ ０ ２ ， ，
维普资讯
第２ ０卷
Ｖｏ ． ０ １２
第 ５期
№ ． ５
中 国 稀 土 学 报
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２０ ０ ２年 １ ０月
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变 过程 。
关键词 ：稀土 ；镁合 金 ；摩擦 磨损
中 图分 类 号 ： Ｇ１ ６ １ Ｔ ３ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ０—４ ４ （０ ２ ０ ３ ３ ２ ０ ）５—０ ２ ４ ８—０ ５
镁 合 金 是 目前 实 际 应 用 中最 轻 的 金 属 结 构 材 料 ， 有 密 度 小 ，比 强 度 和 比 刚 度 高 ，阻 尼 性 、切 具 削 加 工 性 和铸 造 性 能 好 等 优 点 ，因 此 ，越 来 越 多 的 镁 合 金 产 品 已 用 于 汽 车 、通 讯 和 航 天 工 业 中 ＿ ］ ｌ 。 其 中 ，得 到 最 广 泛 应 用 的 就 是 Ａ ９ Ｄ 镁 合 金 。现 Ｚ１ 在 ， 镁 合 金 的 研 究 领 域 正 不 断拓 展 ，但 是 有 关 摩 对 擦 磨 损 行 为 的 数 据 非 常 少 ，虽 然 镁 合 金 目前 通 常 不 期 望 用 于如 轴 承 或 齿 轮 等 承 受 严 重 磨 损 的 场 合 ，