高温固溶热处理对镁铜合金腐蚀性能的影响
热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控
热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性的调控热处理工艺是一种利用材料在一定温度下的相变和组织变化来改变其性能的方法。
在铜合金材料的热处理过程中,能够通过调控温度、时间和冷却速率等参数,有效地调控材料的强度和塑性。
强度是材料抵抗外力破坏的能力,通常以屈服强度和抗拉强度来表示。
热处理工艺可以通过改变合金的晶粒尺寸、形状和分布来调控材料的强度。
例如,在固溶处理中,通过加热合金到高温使其固溶体中原子扩散,然后迅速冷却,使得溶质原子无法回到晶格中,形成高强度的固溶体溶体。
这可以导致材料的抗拉强度和屈服强度的显著提高。
另外一种常用的热处理工艺是时效处理。
通过在合金处于一定温度下的时效过程中,溶质原子与基体原子之间的扩散作用会导致新的相的形成和晶粒长大。
这种相变和晶粒长大会影响材料的结构和力学性能。
例如,蒸汽渗碳处理是一种常用的铜合金时效处理方法,可以在分解时沿晶界生长出细小且高硬度的二次硬质相,从而提高合金的强度。
塑性是材料进行形变的能力。
在热处理工艺中,塑性和强度通常是相互矛盾的。
通过改变热处理过程中的参数,可以在一定程度上调节材料的塑性。
例如,在固溶处理时,快速冷却可以得到高强度的固溶体溶体,但同时也降低了材料的塑性。
而在时效处理中,较长的时效时间可以提高材料的强度,但会降低其塑性。
因此,在控制热处理参数时需要考虑到材料所需的强度和塑性之间的平衡。
此外,热处理工艺还可以改善材料的热稳定性和耐腐蚀性能。
例如,通过高温处理和快速冷却可以获得高强度的材料,同时提高其热稳定性。
而时效处理可以通过第二相的析出来增加材料的硬度和耐腐蚀性。
总结起来,热处理工艺对铜合金材料的强度和塑性具有明显的调控作用。
通过调整热处理工艺参数,可以改变材料的晶粒尺寸、形状和分布,从而调节材料的力学性能。
然而,需要注意的是,强度和塑性通常是相互矛盾的,因此需要在调节过程中寻找一个平衡点,以满足特定的工程要求。
同时热处理工艺还可以提高材料的热稳定性和耐腐蚀性能,使材料在特定环境中具有更好的性能。
热处理工艺对材料性能的影响和优化
热处理工艺对材料性能的影响和优化热处理工艺对材料性能的影响和优化热处理是通过控制材料的加热和冷却过程,改变材料内部的晶粒结构和相组成,从而改善材料的性能。
通过适当的热处理工艺可以提高材料的强度、硬度、韧性、耐磨性等性能,使材料更加适用于特定的工程应用。
首先,热处理可以提高材料的强度。
在高温下,材料内部的晶粒会长大,有序排列,从而使材料的力学性能得到改善。
例如,钢材经过淬火处理后,会形成硬脆的马氏体组织,使其强度大大提高。
此外,通过适当调整退火工艺,可以得到细小而均匀的晶粒,从而提高材料的延展性和韧性。
其次,热处理可以改善材料的硬度。
通过增加材料的固溶体和析出相,或者通过形成纤维、颗粒状的组织结构,可以有效提高材料的硬度。
例如,铝合金通过固溶处理和人工时效,可以得到细小的析出相,从而提高其硬度和耐磨性。
此外,热处理还可以改善材料的耐腐蚀性能。
通过适当的固溶处理和沉淀硬化处理,可以改变材料的化学成分和晶粒结构,形成致密的氧化膜或阻挡层,提高材料的耐腐蚀性能。
例如,不锈钢经过固溶处理和沉淀硬化处理后,可以形成致密的铬氧化膜,提高其抗腐蚀能力。
最后,热处理工艺还可以对材料的性能进行优化。
通过合适的热处理工艺,可以调整材料的组织结构和相组成,以使其在特定的工程应用中达到最佳性能。
例如,对于高速切削工具材料,通过多道退火和淬火处理,可以得到细小而均匀的碳化物晶粒,提高刀具的硬度和耐磨性。
在进行热处理工艺优化时,需要考虑材料的成分、加热和冷却速率、时间和温度等参数。
不同的材料和应用要求不同的热处理工艺,因此需要结合具体情况进行选择。
总结起来,热处理工艺对材料的性能有着重要的影响。
通过适当的热处理工艺,可以提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性能,并实现材料性能的优化。
因此,热处理工艺在材料科学和工程领域中具有重要的应用价值。
继续写相关内容除了提高强度、硬度和耐腐蚀性能,热处理工艺还可以通过改变材料的热稳定性、导热性、电导率等性能,实现对材料性能的优化。
热处理对铜合金模具材料组织和硬度的影响
×2 m 的试块 , 0m 热处理 后磨 制 试样 , 2号菜 氏试剂 侵蚀 用 后. 观察显微 组织 r 。根据 国家标 准《 金属 洛 氏硬度 试验方 法》 在洛氏硬度计 HR 5 10上测 试硬度 =x射 线 衍射及 S M E
具材料硬度的影响较大 在 60 ? 0 % 时效处理时 , 随时效 时间从 2 h增加到 5 , h 硬度 明显 提高 ,h后达 到最 高值 4 H 。硬 化 5 8 2 RC 的原因是时效过程 中 相 和 相的弼散 析出。
关键词 : 锕合叠 ; 具 ; 模 热处理 ; 相组织 ; 金 时效硬化 中图分类号 :"16 2 I 76 . ( ; 文献标识码 : A 文章编号 :2 465 (0 2 0 .0 00 05 .0 1 20 )30 4 .3
表 1 铜台金模具材料成分( 质■分数 , %)
T be1 T e。m i帅 0 h 如p e l dew % ) al h 0 t j fte pr J l t a (
质 量 而且 可 以 减 少 修 模 次 数 及 模 具 损 耗 , 替 代 C l 、 是 r2
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i rv st em imsr cue a d h d e so h lw o p raly frd e ep c l h g i i . en t mp o e h e tu t r n a n s ft eF r e c p e l o i, s ei l t ea en t o ay g me Ag i a g 6 0 .h a d eso p e l y rs t h ce sn odn mefo 2 t o r n p t 8. 0 ℃ t eh r n s f o c p ral c ewi t ei r aigh l i t m o5 h u sa d u o4 2 HRC o x h n g i r fr5 h u s Th i e s no ’ n h ssrs l i ad nn fc p raly o o r eds ri f b a d Kp a e eut n h r e i o p l . p o g o e o
热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控
热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控热处理工艺对铜合金材料的电导率和热导率的调控铜合金材料在众多行业中都有广泛的应用,因为其具有良好的导电性和热导性。
然而,不同的应用场景对材料的导电性和热导性要求不同。
为了调控铜合金材料的导电性和热导性,热处理工艺被广泛用于铜合金材料的制备和改性。
热处理是指通过加热和冷却等工艺操作,使材料的组织结构和性能发生相应的变化。
针对铜合金材料,常用的热处理工艺包括时效处理、固溶处理和淬火等。
这些热处理工艺可以对铜合金材料的晶体结构、晶界结构和孪晶结构等进行调控,从而影响材料的导电性和热导性。
首先,热处理工艺对铜合金材料的晶体结构有重要影响。
晶体是材料中基本的结构单元,不同的晶体结构对电流和热流的传导方式存在差异。
例如,铜合金材料常见的晶体结构有面心立方(FCC)结构和体心立方(BCC)结构。
通过热处理工艺,可以改变铜合金材料的晶体结构,从而对导电性和热导性进行调控。
例如,通过固溶处理可以将固溶体中的固溶元素溶解在铜合金的原子晶格中,使其晶体结构由原来的FCC结构转变为固溶体的BCC结构。
这样的晶体结构变化使得铜合金材料的电导率和热导率发生了明显的变化。
其次,热处理工艺对铜合金材料的晶界结构也产生了影响。
晶界是晶体的边缘区域,其结构和性质对材料的导电性和热导性具有重要影响。
通过热处理工艺,可以改变材料的晶界结构,从而影响铜合金材料的导电性和热导性。
例如,通过时效处理可以在晶界形成细小的析出物,这些析出物在晶界上形成了障碍,减弱了电子和热流的传导,从而降低了材料的导电率和热导率。
最后,热处理工艺还可以对铜合金材料的孪晶结构进行控制。
孪晶是晶体中具有特殊晶界结构的区域,对材料的导电性和热导性有重要影响。
通过热处理工艺,可以控制材料的孪晶比例和孪晶尺寸,从而对铜合金材料的导电性和热导性进行调控。
例如,通过淬火等工艺可以使材料中的孪晶比例增加,从而提高了材料的导电率和热导率。
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的调控
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的调控铜合金材料是一种重要的工程材料,在各个领域都得到广泛的应用。
然而,铜合金材料的热导性和导电性常常需要根据具体的应用需求进行调控。
热处理工艺是一种常用的方法,可以通过合适的处理参数对铜合金材料的热导性和导电性进行控制。
热导性是指材料导热的能力,与材料的热传导系数有关。
提高铜合金材料的热导性可以增强其导热性能,提高材料的热传导效率。
常用的热处理工艺方法包括固溶处理和时效处理。
固溶处理是将材料加热到高温区域,使固溶体中的溶质溶解于基体中,然后通过快速冷却将溶质固溶于基体中,形成固溶体结构。
固溶处理可以有效地提高铜合金材料的热导性。
固溶处理温度的选择应根据具体的铜合金材料和应用要求来确定,一般在合金的熔点以下,但要高于固溶体相变温度。
固溶处理后,通常需要时效处理以进一步提高合金的性能。
时效处理是指在固溶处理后将材料加热到适当的温度,使固溶体再次发生相变和析出相的形成,从而进一步提高材料的性能。
时效处理的温度和时间也需要根据材料的特性和应用要求进行选择。
导电性是指材料导电的能力,与材料的电导率有关。
在实际应用中,常常需要铜合金材料具有较高的导电性能。
热处理工艺对铜合金材料的导电性也有一定的影响。
固溶处理可以提高材料的导电性能,通过溶质的固溶和分散强化机制,可以有效地提高合金的电导率。
时效处理对材料的导电性的影响相对较小,其主要作用是进一步提高合金的力学性能。
总的来说,热处理工艺可以对铜合金材料的热导性和导电性进行调控。
通过合适的固溶处理和时效处理工艺,可以有效地提高铜合金材料的热导性和导电性能。
然而,热处理工艺的选取应根据具体的材料和应用要求进行选择。
因此,在实际应用中,需要综合考虑材料的成分、结构和性能要求等因素,合理选择热处理工艺参数,以实现最佳的热导性和导电性调控效果。
铜合金是一种重要的工程材料,其具有优异的导电和导热性能,广泛应用于电子、电气、汽车制造等领域。
热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控
热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性的调控热处理是一种常用的金属材料加工技术,通过调整材料的结构和性能来满足不同的工程要求。
对于铜合金材料而言,热处理工艺可以对其导电性和热膨胀性进行有效的调控。
热处理工艺对铜合金材料的导电性有着显著的影响。
导电性是金属材料的重要性能指标之一,对于电子行业和电气工程等领域的应用至关重要。
一般来说,提高铜合金材料的导电性可以通过两种方式进行调控。
首先,通过固溶处理可以改善铜合金材料的导电性能。
铜合金中常添加其他金属元素以形成固溶体,如锌、铝、镍等。
这些元素的加入可以提高材料的强度和硬度,同时对导电性的影响相对较小。
例如,铝对铜的固溶体形成能够减少晶界阻力和杂质的形成,从而改善导电性。
其次,热处理过程中的过热和退火处理也可以对铜合金材料的导电性进行调控。
过热处理是将材料加热到超过其再结晶温度,通过晶界迁移和晶界控制来改善导电性能。
退火处理是将材料加热到较高的温度,然后缓慢冷却至室温,通过晶粒长大和重结晶来改善导电性能。
这两种方法都可以消除材料中的晶间固溶体和杂质,提高晶界的连续性和电子的传导性。
除了导电性,热处理工艺对铜合金材料的热膨胀性也有着显著的影响。
热膨胀性是材料在温度变化时长度、体积或形状发生变化的特性。
对于需要在不同温度下使用的铜合金材料,热膨胀性的调控至关重要。
通过热处理工艺可以调节铜合金材料的晶粒尺寸和晶粒形态,从而影响其热膨胀性能。
晶粒尺寸的增大可以减小热膨胀系数,使材料在温度变化时产生较小的体积变化。
晶粒形态的调控也可以影响热膨胀性能,例如通过控制晶界的连续性来改变材料的热膨胀系数。
此外,热处理工艺还可以通过调节材料的相组成来影响其热膨胀性能。
例如,在铜锡合金中,通过固溶处理可以调节材料的相组成,从而改善其热膨胀性能。
通过选择适当的热处理参数和合金元素,可以实现铜合金材料热膨胀性能的优化。
总之,热处理工艺对铜合金材料的导电性和热膨胀性具有重要的调控作用。
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高
热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高热处理是一种重要的材料加工方法,通过对材料进行加热和冷却处理,可以改善材料的性能,包括热导性和导电性。
对于铜合金材料来说,热处理工艺起着至关重要的作用。
铜合金是一种常见的工程材料,具有良好的导热性和导电性。
然而,铜合金在应用过程中还存在一些问题,如强度低、塑性差等。
通过热处理工艺,可以改变材料的晶粒结构和组织,从而提高其性能。
热处理工艺中的一种常用方法是固溶处理,也称为退火处理。
固溶处理通过将材料加热到一定温度,使固溶体中的溶质原子重新进入晶格中,同时通过冷却固溶体,使溶质原子重新固溶。
这种处理方法可以提高材料的晶格结构的均匀性,从而提高材料的热导性和导电性。
固溶处理还可以通过改变材料中的析出相来提高材料的性能。
在固溶处理后,通过恰当的降温速率,使材料中的溶质原子重新组合并析出为细小、均匀分布的析出相,这些析出相可以增加材料的强度和硬度,并改善其导热性和导电性。
除了固溶处理,还可以采用时效处理的方法来进一步提高材料的性能。
时效处理是在固溶处理后,将材料保持在一定温度下的一种处理方法。
通过这种处理方法,可以使析出相逐渐长大,形成更均匀、更细小的晶粒,从而提高材料的导热性和导电性。
值得注意的是,热处理工艺对铜合金材料的提高热导性和导电性的效果的实现需要进行恰当的程序控制和参数选择。
这包括对加热温度、保温时间、冷却速率等的精确控制。
不同的铜合金材料也可能需要不同的热处理工艺,因此,在进行热处理前应先进行一系列的试验和分析。
总之,热处理工艺对铜合金材料的热导性和导电性的提高起着重要作用。
通过固溶处理和时效处理,可以改变材料的晶粒结构和组织,提高其导热性和导电性。
然而,为了实现最佳的效果,需要进行适当的程序控制和参数选择。
热处理工艺的应用可以使铜合金材料在实际应用中发挥更好的性能。
铜合金是一种具有广泛应用的材料,因其优良的导热性和导电性而在电子、电工、汽车和航空航天等行业得到广泛应用。
热处理对铜合金的影响及其应用
热处理对铜合金的影响及其应用热处理是通过对金属材料的加热和冷却过程进行控制,以改变其微观结构和性能的工艺。
对于铜合金来说,热处理可产生显著的影响,并在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨热处理对铜合金的影响及其应用。
一、影响因素1. 温度:温度是热处理过程中的重要参数。
高温可以使铜合金达到更高的可塑性,有利于进行变形加工。
低温则可提高材料的硬度和强度。
因此,在选择热处理温度时,需要综合考虑材料的应用环境和要求。
2. 冷却速率:冷却速率直接影响着材料的组织和性能。
快速冷却可产生细小的晶粒和均匀的组织,提高材料的强度和硬度。
而缓慢冷却则可使晶粒长大,提高材料的韧性和耐腐蚀性。
3. 保温时间:保温时间是指材料在高温下保持一定时间以进行晶粒的再结晶和再析出的过程。
适当的保温时间可以使材料的晶粒得到细化,提高其力学性能和导电性能。
二、对铜合金的影响1. 提高硬度和强度:通过热处理,铜合金可以获得更高的硬度和强度。
例如,通过固溶处理和时效处理,铜合金可以形成均匀的固溶体和细小的析出相,从而提高硬度和强度。
2. 改善导电性能:铜是一种优良的导电材料,但其合金中的其他元素和晶界对导电性能会产生影响。
热处理可以降低杂质和晶界的含量,提高铜合金的导电性能。
3. 提高耐腐蚀性:铜合金经过热处理后,可以形成致密的晶界,减少缺陷和杂质的存在,从而提高其耐腐蚀性。
热处理还可以使铜合金中的气体和不溶性物质析出,进一步提高其耐腐蚀性能。
4. 改善加工性能:热处理可以改善铜合金的加工性能,使其更易于变形加工和机械加工。
例如,通过再结晶退火可以使铜合金恢复其塑性,降低材料的硬度,提高其可塑性和延展性。
三、应用领域1. 电器电子领域:铜合金在电器电子领域有着广泛的应用。
通过热处理,铜合金可以获得更好的导电性能和机械性能,用于制造电线、电缆、电子元件等。
2. 机械制造领域:热处理可以提高铜合金的硬度、强度和耐腐蚀性,适用于制造机械零件、汽车零部件等。
铜合金热处理标准
铜合⾦热处理标准⼀、概述铜合⾦热处理是通过对合⾦的加热和冷却过程,改变其内部组织结构,从⽽达到改善性能、提⾼耐腐蚀性和加⼯性能的⽬的。
铜合⾦热处理对于铜合⾦的应⽤具有重要意义,是铜合⾦加⼯过程中不可或缺的⼀环。
本⽂将对铜合⾦热处理的标准进⾏详细的阐述。
⼆、铜合⾦热处理的⽬的1.改善铜合⾦的机械性能:通过热处理可以改变铜合⾦的晶粒尺⼨、相组成和析出相,提⾼其强度、韧性、耐磨性等机械性能。
2.提⾼铜合⾦的耐腐蚀性能:热处理可以改变铜合⾦表⾯的氧化膜性质,提⾼其耐腐蚀性能。
3.改善铜合⾦的加⼯性能:通过控制热处理的温度和时间,可以调整铜合⾦的塑性和加⼯硬化程度,提⾼其切削加⼯性和焊接性能。
三、铜合⾦热处理的标准流程1.预热:将铜合⾦加热到预热温度,以减少热处理过程中产⽣的热应⼒,防⽌⼯件开裂。
预热温度通常为200~400°C。
2.均匀化退⽕:将铜合⾦加热到⾼于其熔点的温度,并保持⼀段时间,以消除铸造或加⼯过程中产⽣的应⼒,并使合⾦元素充分均匀化。
均匀化退⽕的温度通常为950~1100°C,保温时间为10~30分钟。
3.淬⽕:将铜合⾦快速冷却⾄室温或预定的淬⽕温度,以获得所需的结构和机械性能。
淬⽕的冷却速度应⾜够快,以避免晶粒⻓⼤和相的分解。
淬⽕的温度和冷却速度应根据具体的铜合⾦成分和性能要求⽽定。
4.回⽕:将淬⽕后的铜合⾦加热到回⽕温度,保温⼀段时间后冷却⾄室温。
回⽕可以消除淬⽕过程中产⽣的内应⼒,提⾼铜合⾦的韧性和耐腐蚀性。
回⽕的温度和时间应根据具体的铜合⾦成分和性能要求⽽定。
5.稳定化处理:对于某些对⾼温稳定性要求较⾼的铜合⾦,需要进⾏稳定化处理。
稳定化处理通常包括加热到⼀定温度,保温⼀段时间,然后缓慢冷却⾄室温。
稳定化处理可以减少铜合⾦在⾼温下的尺⼨变化和氧化倾向。
四、铜合⾦热处理的注意事项1.加热⽅式:铜合⾦的热处理可以采⽤多种加热⽅式,如炉内加热、感应加热等。
选择合适的加热⽅式可以减少氧化和燃烧的可能性,提⾼热处理的效率和效果。
铜及铜合金在高温环境下的性能研究
M etallurgical smelting冶金冶炼铜及铜合金在高温环境下的性能研究许义月,傅金林,周伶俐摘要:铜及其合金作为重要的工程材料,在各个领域都有广泛应用。
然而,在高温环境下,铜及铜合金的性能受到严重挑战,如热膨胀、氧化和强度降低等问题。
这些问题不仅影响了材料的性能和寿命,也制约了其在电子、航空航天等领域的应用潜力。
因此,深入研究铜及铜合金在高温环境下的性能特点,并提出相应的优化措施,具有重要意义。
本文旨在通过理论分析,探讨铜及铜合金在高温环境下的性能问题,并提出解决方案和优化措施,以提高其在实际应用中的效能。
同时,本文还将探讨铜及铜合金在电子、航空航天等领域的应用前景。
关键词:铜合金;高温环境;性能特点;优化措施;应用前景铜及其合金作为重要的工程材料,在多个领域具有广泛应用。
然而,高温环境对铜及铜合金的性能会产生显著影响,例如,热膨胀、氧化和强度降低等问题。
因此,深入研究铜及铜合金在高温环境下的性能特点,并提出相应的优化措施,对于提高其在实际应用中的效能至关重要。
通过理论分析,探讨铜及铜合金在高温环境下的性能问题,并提出解决方案和优化措施,同时探讨其在电子、航空航天等领域的应用前景,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
1 铜及铜合金在高温环境下的性能研究1.1 铜及铜合金的热膨胀性铜及其合金在高温环境下的热膨胀性是一个重要的性能特点。
热膨胀性是指材料在温度变化时的尺寸变化情况。
在高温下,材料受热后原子内部的热振动增强,导致晶格结构发生变化,从而引起材料的体积膨胀。
铜及铜合金的热膨胀性主要受到两个因素影响:晶格结构和合金元素含量。
铜的晶格结构属于面心立方结构,相对比较稳定。
然而,当合金中添加其他元素时,这些元素的不同晶格结构和原子尺寸会影响到铜的热膨胀性。
例如,铝、锡等元素可以引入不同的晶格缺陷,使得铜的热膨胀系数发生变化。
在实际应用中,铜及铜合金的热膨胀性需要得到有效控制。
过大的热膨胀系数可能导致材料在高温下产生应力集中现象,进而引发裂纹和破坏。
热处理中的铜合金热处理技术
热处理中的铜合金热处理技术热处理是指通过加热和冷却来改变材料的物理和化学性质。
在工业生产中,铜合金是非常重要的一种金属材料,因为它具有良好的导电性、导热性和可塑性。
为了提高铜合金材料的性能和使用寿命,需要通过热处理来改变其微观组织和性质。
以下是关于铜合金热处理技术的一些介绍和分析。
一、常见的铜合金热处理工艺1. 固溶退火工艺固溶退火是铜合金热处理中最普遍的一种方法。
它是指将合金加热至固溶温度,使固相完全溶解后,再通过快速冷却来防止合金重新结晶,从而改变材料的性质。
固溶退火工艺可以提高铜合金的塑性和韧性,同时降低硬度和强度。
2. 沉淀硬化工艺沉淀硬化是指在加工后的合金中,通过热处理形成稳定沉淀物,从而增加合金的硬度和强度。
这种工艺包括两个步骤:首先进行固溶退火处理,然后加入沉淀剂,并将合金再次加热,使沉淀物形成在晶粒边界或晶粒内部。
3. 回火工艺回火是指在固溶退火后,通过再次加热和不同的冷却方式来减轻应力并调整组织结构。
回火可以提高铜合金的韧性和耐腐蚀性,并减少应力和变形。
4. 空气淬火工艺空气淬火是指将材料加热至临界温度,然后让其冷却到室温。
这种工艺可以使铜合金获得较高的强度和硬度,但会降低其塑性和韧性。
二、铜合金热处理工艺的影响因素铜合金热处理的影响因素包括温度、时间、冷却方式和处理前合金的组成等。
下面分别进行介绍:1. 温度温度是影响热处理效果的重要因素,不同的铜合金材料有不同的固溶温度,需要在其可延性范围内选择合适的温度。
过高的温度会导致材料产生热裂纹和晶粒长大,从而降低材料的韧性和强度。
2. 时间时间也是影响热处理效果的关键因素。
固溶时间应该足够长,使合金材料的硬度和强度达到最大值。
沉淀硬化工艺需要足够的时间来形成稳定的沉淀物,并达到最佳的硬度和强度。
3. 冷却方式不同的冷却方式会影响铜合金的组织结构和性能。
快速冷却会让材料形成细小的晶粒和高强度的微观组织,但会降低其可塑性和韧性。
反之,缓慢冷却则可以提高铜合金的可塑性和韧性,但会降低硬度和强度。
高温合金 固溶处理 升温速度
高温合金固溶处理升温速度
高温合金是一类具有优异耐热性能的金属材料,通常用于高温、高压和腐蚀性环境下的工程应用。
固溶处理是高温合金的一种热处
理工艺,通过加热合金至固溶温度,使合金中的固溶体溶解于基体中,然后经过适当的冷却过程,以达到改善合金的力学性能和耐热
性能的目的。
而升温速度在固溶处理过程中扮演着重要的角色。
首先,升温速度会影响固溶体的溶解速度。
较快的升温速度可
以促进固溶体的快速溶解,有利于形成均匀的固溶体溶解体,从而
提高合金的强度和塑性。
其次,升温速度还会影响合金的晶粒尺寸。
较快的升温速度有
助于减小晶粒尺寸,提高合金的强度和韧性,减少晶界的弥散相析出,从而提高合金的抗蠕变性能。
另外,升温速度还会影响合金的组织均匀性。
较快的升温速度
有助于减少合金中的偏析和偏聚现象,使固溶处理后的合金组织更
加均匀,提高了合金的整体性能。
需要注意的是,过快的升温速度也可能导致合金内部产生过大
的应力,甚至引起变形和裂纹。
因此,在实际应用中,需要根据具体合金的成分和工艺要求,合理控制固溶处理的升温速度,以达到最佳的处理效果。
固溶热处理检测指标
固溶热处理检测指标
【原创实用版】
目录
1.固溶热处理的概念和目的
2.固溶热处理的检测指标
3.固溶热处理的影响因素
4.固溶热处理的应用领域
正文
固溶热处理是一种金属材料热处理工艺,其主要目的是通过加热和冷却的操作,使金属材料中的溶质原子溶解在固态溶液中,以改善金属材料的性能和性质。
固溶热处理检测指标主要包括溶质在固态中的溶解度、固溶体的稳定性、溶质在固态中的扩散速率等。
这些指标可以通过实验和检测方法进行测量和评估。
固溶热处理的影响因素主要包括加热温度、保温时间、冷却速度等。
加热温度过高或过低都会影响溶质的溶解度,保温时间过长或过短会影响固溶体的稳定性,冷却速度过快或过慢都会影响溶质在固态中的扩散速率。
固溶热处理广泛应用于各种金属材料的生产和加工中,例如不锈钢、铝合金、铜合金等。
通过固溶热处理,可以提高金属材料的强度、硬度、耐腐蚀性等性能,也可以改善金属材料的加工性能和使用寿命。
总的来说,固溶热处理是一种重要的金属材料热处理工艺,其检测指标和影响因素需要严格控制和监测,以确保金属材料的质量和性能。
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固溶热处理状态
固溶热处理状态
在金属材料的加工和制备过程中,固溶热处理状态是一种重要的工艺,它能够显著影响材料的性能和微观结构。
固溶热处理是通过在合适的温度下将固体溶质溶解在固体溶剂中,随后在适宜的速率和条件下冷却固定组织结构的工艺。
固溶热处理的目的在于改变金属材料的晶粒结构、消除固溶体中的假共格物质以及提高材料的塑性和韧性。
在固溶热处理过程中,材料的硬度会降低,但其塑性和延展性会相应提高,从而使材料更适合加工和使用。
固溶热处理状态的重要性不仅在于改善材料的力学性能,还在于调控材料的化学成分和微观组织结构。
通过固溶处理,材料中的不均匀相或溶质可以得到均匀的分布,有助于提升材料的整体性能和稳定性。
在固溶热处理过程中,对温度、时间和冷却速率的控制至关重要。
合适的固溶温度能够有效地促进溶质在溶剂中的溶解,而固溶时间则直接影响到固溶度和组织形貌的稳定。
此外,适宜的冷却速率能够有效地锁定材料的微观结构,防止再结晶和相变的发生。
固溶热处理状态与材料的种类和用途密切相关。
不同种类的材料需要采用不同的固溶工艺和参数,以满足其在不同环境和载荷条件下的工作要求。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的固溶处理方案,并进行必要的性能测试和评估。
总的来说,固溶热处理状态是金属材料加工和制备中的重要工艺环节,通过优化固溶工艺和参数可以有效地改善材料的性能和品质,提高材料的可靠性和使用寿命。
在未来的研究和应用中,固溶热处理技术将继续发挥着重要作用,推动材料工程领域的发展和创新。
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超高温 融化金属 镁粉
超高温融化金属镁粉
超高温条件下,金属镁粉能否融化是一个备受关注的问题。
镁粉是一种常见的
金属粉末,具有较低的熔点和良好的燃烧性能,因此在许多领域有广泛的应用。
在高温条件下,镁粉的熔化行为受到多种因素的影响,如温度、压力和环境气氛等。
首先,温度是影响镁粉熔化的主要因素之一。
镁的熔点约为650摄氏度,这意
味着在超过该温度的条件下,镁粉可以开始熔化。
然而,镁粉的燃烧温度通常要高于熔点,因为燃烧过程中需要提供额外的能量。
当镁粉处于超高温环境中时,其表面温度可以迅速升高,并最终达到燃烧温度,从而燃烧成镁氧化物。
因此,超高温条件下,镁粉可以燃烧而不是直接融化。
其次,压力也对镁粉的熔化行为产生影响。
根据材料学原理,压力可以提高物
质的熔点。
因此,在高压环境中,镁粉的熔点可能会升高,使其更难融化。
但是,超高温条件下,镁粉通常会燃烧而不是熔化,因此压力对镁粉熔化的影响可能较小。
最后,环境气氛也会对镁粉的熔化行为产生一定的影响。
在氧气的存在下,镁
粉容易发生燃烧反应,产生镁氧化物。
但是,在惰性气体环境下,镁粉的燃烧速度会减慢,甚至可能完全无法燃烧。
因此,在超高温条件下,如果能够控制环境气氛,可能会影响镁粉的熔化行为。
综上所述,超高温条件下,金属镁粉通常不会直接融化,而是会燃烧成镁氧化物。
温度、压力和环境气氛都会对镁粉的熔化行为产生影响。
研究镁粉的燃烧和熔化行为对于理解其应用和处理具有重要意义。
对于应用镁粉的领域,如航空航天、汽车和电子行业,需要在超高温环境下谨慎处理镁粉,以确保安全性和可靠性。
何为固溶处理和时效硬化分别适用于哪些材料
何为固溶处理和时效硬化分别适用于哪些材料固溶处理和时效硬化是常见的金属材料热处理工艺,适用于不同类型的合金材料,以提高其机械性能和耐热性。
这两种热处理方法在金属材料加工中扮演着重要的角色,下面将详细介绍它们的特点和适用范围。
固溶处理固溶处理是一种热处理方法,主要用于固溶处理可形成固溶体的金属合金材料。
在这一过程中,合金材料被加热至固溶温度,使固溶体内的溶解相尽可能地溶解于固溶体中,形成均匀的固溶结构。
然后通过快速冷却固定组织结构,有效提高材料的硬度和强度。
固溶处理适用于许多金属合金材料,如不锈钢、铜合金、铝合金等。
在这些材料中,固溶处理可以细化晶粒、消除合金元素的析出相,提高材料的强度和耐腐蚀性能。
例如,铝合金在固溶处理后可以获得较好的塑性和强度,适用于航空航天、汽车制造等领域。
时效硬化时效硬化是一种在固溶处理后对金属合金材料进行的热处理方法。
在固溶处理后,通过将材料加热至较低的温度,使合金元素重新析出,形成更加稳定的析出相,从而提高材料的硬度和强度。
时效硬化适用于许多高强度、高强度-韧性比的金属材料,如铝合金、镁合金、钛合金等。
在这些材料中,时效硬化可以引入弥散分布的析出相,限制晶界移动,提高抗拉强度和耐疲劳性能。
例如,铝-锂合金经过时效硬化后,具有出色的强度与韧性平衡,广泛用于航空航天领域。
综上所述,固溶处理和时效硬化是针对金属合金材料进行的两种重要热处理方法。
固溶处理适用于形成固溶体的合金材料,可以提高材料的强度和耐腐蚀性能;时效硬化适用于高强度材料,可以提高材料的硬度和韧性。
通过合理选择和控制这两种热处理方法,可以使金属材料达到更好的性能表现,满足不同工程领域的需求。
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monel热处理工艺
monel热处理工艺Monel热处理工艺导语:Monel是一种镍铜合金,具有优异的耐腐蚀性能和高温强度,广泛应用于海洋工程、化工、航空航天等领域。
为了进一步提升其性能,Monel材料需要经过热处理工艺。
本文将介绍Monel热处理工艺的基本原理和常用方法。
一、Monel热处理的原理Monel合金的热处理是通过调整合金的晶体结构和组织来改善其性能。
热处理的基本原理是利用材料在高温下的相变和固溶行为,使其达到所需的力学性能和耐腐蚀性。
二、常用的Monel热处理方法1. 固溶处理:固溶处理是将Monel合金加热至一定温度,使其固溶体中的溶质原子均匀分布在基体晶格中,形成固溶体溶液。
通过固溶处理可以提高合金的强度和硬度,改善其耐腐蚀性能。
2. 淬火处理:淬火是将固溶处理后的Monel合金迅速冷却至室温,使其在较短时间内形成亚稳态结构。
淬火处理可以进一步提高合金的强度和硬度,但会降低其韧性。
3. 冷变形处理:冷变形是在低温条件下对Monel合金进行塑性变形,如拉伸、轧制等。
冷变形处理可以增加合金的强度和硬度,改善其耐磨性和耐蚀性。
4. 时效处理:时效处理是将Monel合金在固溶处理后经过一定时间的加热保温,使其固溶体进一步析出出合金元素,形成弥散的沉淀物。
时效处理可以进一步提高合金的强度和耐腐蚀性能。
三、Monel热处理工艺的影响因素1. 温度:热处理温度是影响Monel热处理效果的关键因素。
不同的温度会导致合金晶体结构和组织的变化,进而影响其力学性能和耐腐蚀性。
2. 时间:热处理时间也是影响Monel热处理效果的重要因素。
时间过短可能导致固溶体中的溶质原子未完全溶解,时间过长则会导致沉淀物过多,影响合金的性能。
3. 冷却速度:不同的冷却速度会对Monel合金的相变和组织形成产生影响。
过快的冷却速度可能导致合金的组织不均匀,从而影响其性能。
四、Monel热处理工艺的应用Monel热处理工艺在航空航天、化工、海洋工程等领域有着广泛的应用。
热处理温度
热处理温度一、介绍热处理是一种通过控制物体的温度来改变其微观结构和性能的工艺。
热处理温度是指在热处理过程中所使用的温度范围和时间。
不同的材料和工艺要求具有不同的热处理温度。
本文将深入探讨热处理温度对材料性能的影响以及常见的热处理工艺。
二、材料的热处理温度在材料的热处理过程中,热处理温度是决定材料组织和性能的重要参数。
不同温度下,材料的晶粒细化程度、相变行为和淬火效果都会有所不同。
下面将分别介绍几种常见的热处理工艺及其温度范围。
2.1 固溶处理温度固溶处理是一种将固溶体形成均匀的工艺,常用于提高材料的塑性和韧性。
固溶处理温度视具体材料的成分而定,一般在材料的固溶区温度进行。
例如,对于铜合金,常见的固溶处理温度为800-1100°C。
2.2 淬火温度淬火是指将高温材料迅速冷却,使其产生非常硬的结构的工艺。
淬火温度取决于原始材料的化学成分和所需的硬度。
例如,碳钢通常在800-1000°C 进行淬火,而不锈钢则在1000-1100°C 进行淬火。
2.3 回火温度回火是指将淬火后的材料加热到一个较低的温度,以减少材料的脆性并提高其韧性。
回火温度通常在300-700°C之间,具体取决于材料种类和硬度要求。
不同的回火温度可以调控材料的强度和韧性之间的平衡。
三、热处理温度对材料性能的影响热处理温度对于材料的性能具有重要影响。
不同的温度可以改变材料的晶粒大小、相变行为和晶体结构,从而导致不同的力学、物理和化学性质。
3.1 晶粒细化高温下热处理能够促使晶粒生长,而低温下热处理则可以使晶粒细化。
较小的晶粒尺寸可以提高材料的强度和硬度,因为较小的晶粒边界可以阻碍位错运动。
因此,较高的热处理温度通常会导致晶粒粗化,影响材料的性能。
3.2 相变行为材料在不同的温度下会发生相变,例如固化和熔化。
热处理温度可以控制相变的速率和路径,从而影响材料的组织和性质。
较高的热处理温度可以使相变速率加快,从而导致相变组织不稳定,而较低的热处理温度则可以使相变行为更加完整。
材料固溶处理 优缺点分析
材料固溶处理优缺点分析固溶所谓固溶处理,是指将合金加热到高温奥氏体区保温,使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
固溶处理的主要目的是改善钢或合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等。
固溶处理是材料科学实验中一种非常常见的加工处理工艺。
由固溶可得到固溶体。
目的主要是改善钢和合金的塑性和韧性,为沉淀硬化处理作好准备等。
使合金中各种相充分溶解,强化固溶体,并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工或成型。
适用多种特殊钢,高温合金,特殊性能合金,有色金属。
尤其适用:1.热处理后须要再加工的零件。
2.消除成形工序间的冷作硬化。
3.焊接后工件。
原理序言固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。
其次,固溶处理是为了获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。
固溶处理的温度范围大约在980~1250℃之间,主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择,以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金,可采用较低的固溶温度,保证较小的晶粒度。
高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大;低温固溶处理时,不仅有主要强化相的溶解,而且可能有某些相的析出。
对于过饱和度低的合金,通常选择较快的冷却速度;对于过饱和度高的合金,通常为空气中冷却。
不锈钢固溶热处理碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。
奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。
所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
高温固溶热处理对镁铜合金腐蚀性能的影响
率的影响。实验发现,高温固溶同时降低了镁铜合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流,并且自腐蚀电流是大幅度降低。镁铜合
金的腐蚀降解速率主要受 Mg2Cu 第二相数量的影响。高温固溶处理通过减少镁铜合金中第二相含量来减缓镁铜合金腐蚀的
阴极反应,进而成倍提高镁铜合金耐腐蚀性能。
关键词:镁铜合金;高温固溶;第二相;耐腐蚀性
CR = (K × W)/(A × T × D)
(1)
其中:CR是腐蚀速率,mm/a; K 是值为8.76 × 104
的常数; W 是浸泡前后的样品失重量,g; A 是样
品浸泡前的表面积,cm2;T 是浸泡的时间,h; D
是样品的密度,g/cm3。
动电位极化在电化学工作站上的三电极单元中
进行,其中对电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞
体原子发射光谱法。用线切割机将铸锭切成尺寸规
格为 ϕ 10mm3×3.5mm3 的小试样。热处理工艺为
510 ℃ 保温 10h。热处理时用碳粉包覆试样,到时
间后取出水冷至室温。将铸态试样和热处理试样用
1500#砂纸打磨,酒精超声清洗,最后热风吹干备
用。部分样品进行抛光处理,然后用硝酸酒精进行
腐蚀。随后进行金相观察和扫描电镜观察并使用能
固 溶 热 处 理 前 后 的 金 相 组 织 照 片 。 如 图 1 (a)、 图 1 (b) 所示,铸态 Mg-0.19Cu 和铸态 Mg-0.31Cu 的晶粒为典型柱状晶,两者的晶粒尺寸都在 180μm 左右。高温热处理后两者的晶粒尺寸都没 有明显的变化,但是都出现了轻微的组织烧损 (如 图 1 (c)、图 1 (d) 中箭头所示)。在金相照片中 并不能清楚地看到第二相的分布,这可能是由于第 二相的含量都很低并且颗粒细小。也正是因为 Mg0.19Cu 和 Mg- 0.31Cu 中 第 二 相 含 量 少 , 即 使 在 510℃进行固溶处理,也只出现了轻微的烧损。
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0前言镁合金因为具有许多优良的性能,是继钢铁和铝合金后应用广泛的第三大金属工程材料[1]。
镁合金不仅可以应用在工程材料方面,还可以应用在生物医用材料方面。
镁元素是人体大量需要的元素之一,植入人体内后可降解从而避免了二次手术,同时镁及镁合金的机械性能非常接近人体骨骼,这都是镁可以作为生物医用植入材料主要原因[2]。
镁合金虽然拥有诸多的优点但是在体内环境腐蚀过快阻碍了其临床应用。
新的铸造技术可以通过降低镁合金中的杂质含量来提高耐腐蚀性,但是镁合金的耐腐蚀性不仅受化学成分的控制,还受到其微观组织结构的影响[3]。
表面处理也可以在一定程度上提高镁合金的耐腐蚀性[4],但是当涂层脱落或者涂层被破坏时,镁合金的腐蚀速率仍然不会降低。
镁铜合金是具有抗菌和促骨骼生长的可降解镁合金,具有良好的生物相容性和优异的抗菌性能[5]。
但是镁铜合金的腐蚀降解速率太快,Mg-0.03Cu 的腐蚀腐蚀速率几乎是纯镁的20倍。
目前,对降低镁铜合金腐蚀速率方法和工艺的研究很少,研究固溶热处理对镁铜合金腐蚀行为的影响更少。
通常情况下为了保证镁合金不在热处理中被烧损,镁合金的固溶热处理温度通常在共晶点温度以下。
但是根据镁铜二元合金相图,在镁铜合金中,即使在共晶点温度铜能固溶进入镁基体中质量分数只有0.034%。
所以为了尽量多的将铜固溶进入镁基体,有必要研究超过共晶点温度的固溶热处理。
本文研究了超共晶点温度固溶热处理对Mg-0.19Cu 和Mg-0.31Cu 合金组织结构和在Hanks 溶液中的腐蚀行为的影响,以期为镁铜合金在未来可能的临床应用提供参考依据。
基金项目:国家自然科学基金(81401773,31500777)。
作者简介:严旭东(1991-),男,四川资阳人,硕士研究生,主要从事镁合金研究。
收稿日期:2017-04-13高温固溶热处理对镁铜合金腐蚀性能的影响严旭东1,2,谭丽丽2,万鹏2,赵明纯1,杨柯2(1.中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;2.中国科学院沈阳金属研究所,沈阳110016)摘要:研究了在超共晶点温度(510℃)下高温固溶热处理对Mg-0.19Cu 和Mg-0.31Cu 合金组织结构以及在Hanks 溶液中腐蚀速率的影响。
实验发现,高温固溶同时降低了镁铜合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流,并且自腐蚀电流是大幅度降低。
镁铜合金的腐蚀降解速率主要受Mg 2Cu 第二相数量的影响。
高温固溶处理通过减少镁铜合金中第二相含量来减缓镁铜合金腐蚀的阴极反应,进而成倍提高镁铜合金耐腐蚀性能。
关键词:镁铜合金;高温固溶;第二相;耐腐蚀性中图分类号:TG166.4,TG146.22文献标识码:A文章编号:1005-4898(2017)06-0025-03doi :10.3969/j.issn.1005-4898.2017.06.051实验材料与方法制备镁铜二元合金的原材料为高纯镁锭(99.99%)和高纯铜箔(99.9%)。
在99%CO2+1% SF6混合气体保护下,采用井式坩埚电阻炉熔炼不同铜含量的Mg-Cu合金。
熔炼坩埚为石墨坩埚,熔炼温度为750℃。
成分分析使用电感耦合等离子体原子发射光谱法。
用线切割机将铸锭切成尺寸规格为ϕ10mm3×3.5mm3的小试样。
热处理工艺为510℃保温10h。
热处理时用碳粉包覆试样,到时间后取出水冷至室温。
将铸态试样和热处理试样用1500#砂纸打磨,酒精超声清洗,最后热风吹干备用。
部分样品进行抛光处理,然后用硝酸酒精进行腐蚀。
随后进行金相观察和扫描电镜观察并使用能谱进行第二相确认。
浸泡实验使用的Hanks溶液的配方如下:Mg-SO4·7H2O0.2g/L、KCl0.4g/L、KH2PO40.06g/L、NaCl8.0g/L、Na2HPO4·12H2O0.12g/L、D-Glu-cose1.0g/L、NaHCO30.35g/L,以及CaCl20.14g/L。
浸泡温度为37±0.5℃。
根据ISO10993,实验采用的样品表面积和溶液体积比为1.25cm2/mL。
浸泡液每天一换,并用pH计进行检测记录。
浸泡3d和7d后,取出试样用200g/L的铬酸和10g/L的AgNO3溶液去除表面腐蚀产物进行失重计算和表面形貌观察。
用失重计算腐蚀速率的公式如下:CR=(K×W)/(A×T×D)(1)其中:CR是腐蚀速率,mm/a;K是值为8.76×104的常数;W是浸泡前后的样品失重量,g;A是样品浸泡前的表面积,cm2;T是浸泡的时间,h;D 是样品的密度,g/cm3。
动电位极化在电化学工作站上的三电极单元中进行,其中对电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极。
溶液也是Hanks溶液,温度为37±0.5℃。
极化开始前的开位电路测量时间为30min,扫描速度0.5mV/s。
极化曲线的拟合在Gamry工作站自带软件进行。
每种试样采用三个平行样进行测试,以确保实验的可重复性。
2实验结果与分析2.1组织结构图1为Mg-0.19Cu合金和Mg-0.31Cu合金高温固溶热处理前后的金相组织照片。
如图1(a)、图1(b)所示,铸态Mg-0.19Cu和铸态Mg-0.31Cu 的晶粒为典型柱状晶,两者的晶粒尺寸都在180μm左右。
高温热处理后两者的晶粒尺寸都没有明显的变化,但是都出现了轻微的组织烧损(如图1(c)、图1(d)中箭头所示)。
在金相照片中并不能清楚地看到第二相的分布,这可能是由于第二相的含量都很低并且颗粒细小。
也正是因为Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu中第二相含量少,即使在510℃进行固溶处理,也只出现了轻微的烧损。
(a)铸态Mg-0.19Cu合金(b)铸态Mg-0.31Cu合金(c)固溶态Mg-0.19Cu合金(d)固溶态Mg-0.31Cu合金图1铸态和固溶态镁铜合金的金相显微镜照片为了进一步检测高温固溶热处理对镁铜合金组织结构的影响,对不同状态的镁铜合金进行了背散射模式下的扫描电镜观察,其结果如图2所示。
由图2(a)可见,铸态Mg-0.19Cu合金晶界和晶粒内都有大量颗粒状和短杆状的第二相存在。
当铜含量增加至0.31%,第二相数量增加,并且在合金晶界的分布变得更加连续,如图2(b)所示。
经过高温热处理后,Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu合金中的第二相数量都明显减少,剩余的第二相主要沿晶界分布,如图2(c)和图2(d)所示。
(a)铸态Mg-0.19Cu合金(b)铸态Mg-0.31Cu合金(c)固溶态Mg-0.19Cu合金(d)固溶态Mg-0.31Cu合金图2铸态和固溶态镁铜合金的背散射扫描照片对镁铜合金中的第二相颗粒进行EDS能谱分析,结果如图3所示。
图3(a)和图3(b)分别对应图2(a)和图2(b)中箭头所指位置的分析结果。
由结果可见,镁铜合金中的第二相为富铜相。
结合镁铜二元合金相图可以判断第二相应该是Mg2Cu。
图3(a)和图3(b)的分析结果中,铜原子和镁原子的百分比分别约为1∶7和1∶4,比例都小于1∶2,这可能是由于存在共晶组织(Mg2Cu+α-Mg),其中的α-Mg减小了铜镁的原子比。
(a)图2a箭头所指的第二相颗粒的EDS分析结果(b)图2b箭头所指的第二相颗粒的EDS分析结果图3镁铜合金中第二相颗粒的EDS能谱结果2.2浸泡实验铸态和高温固溶态Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu在浸泡过程中pH随时间变化的趋势如图4(a)所示。
铸态Mg-0.19Cu(Mg-0.19Cu AC)和Mg-0.31Cu(Mg-0.31Cu AC)在浸泡第一天后,pH值就迅速升到13左右,然后保持超过12的pH值,直至第三天铸态Mg-0.31Cu的几乎完全降解和第四天铸态Mg-0.19Cu的完全降解。
高温固溶态的Mg-0.19Cu(Mg-0.19Cu AS)和Mg-0.31Cu(Mg-0.31Cu AS)在浸泡过程所产生的碱性相对于铸态来说则低了很多,从浸泡开始的第一天到浸泡的第七天,两者的pH值几乎都稳定保持在11。
图4(b)为通过失重计算的Mg-Cu合金的腐蚀速率。
铸态Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu的腐蚀速率分别为110.3mm/a和134.4mm/a。
经过高温热处理后两者的腐蚀速率分别降低至1.6mm/a和3.9mm/a,降幅达到了68倍和33倍。
铸态镁铜合金的腐蚀速率只有浸泡3d计算的值,是因为铸态镁铜合金在浸泡三四天后就腐蚀完全。
高温固溶镁铜合金浸泡3d和7d 用失重计算的腐蚀速率基本保持不变,说明整个浸泡过程固溶后镁铜合金保持了稳定的降解速率。
pH的大小和变化通常可以表征腐蚀速率大小和变化,大的pH值往往对应大的腐蚀速率,铸态Mg-0.31Cu合金具有最大的pH值,其腐蚀速率也最快,高温固溶态Mg-0.19Cu则同时具有最低的pH 值和腐蚀速率。
(a)浸泡过程中浸泡液随时间的变化曲线图(b)浸泡过程中用失重计算的腐蚀速率图4镁铜合金在37℃的Hanks溶液中的浸泡实验结果当镁铜合金表面与Hanks溶液接触时,因为溶液中Cl-的存在,会在镁铜合金表面构成一个原电池,其中镁基体和第二相分别作为电池的阳极和阴极[6]。
同其他典型的多相合金一样,因为作为阴极Mg2Cu相有加速镁基体腐蚀的趋势[7]。
铜往往被视为镁合金中的杂质元素因为其过低的氢超电压会导致镁合金发生严重的电化学腐蚀[8],所以铸态镁铜时间/d天天速率增加了22%。
镁铜合金在Hanks溶液中的主要腐蚀过程可以用以下等式表示[9]:Mg→Mg2+2e-(阳极反应)(2)2H2O+2e-→H2+2OH-(阴极反应)(3)Mg2++2OH-→Mg(OH)2(生成产物的反应)(4)当镁铜合金和Hanks溶液接触时,释放氢气的同时产生了OH-,并且随着氢气的不断释放,氢氧根会不断聚集,从而导致溶液pH的增加(反应2)。
随后产生OH-会在镁铜合金的表面形成Mg(OH)2(反应3),表面腐蚀产物的存在会阻碍阳极反应的进行(反应1),从而抑制镁铜合金的进一步腐蚀。
但是由于铜具有低的氢超电压,进而腐蚀会进一步进行。
高温固溶过后因为Mg2Cu含量的降低削弱了阴极反应,进而抑制了整个反应的进行。
镁铜合金浸泡3d和7d后去除表面腐蚀产物的宏观表面形貌如图5所示。
如图5(a)和图5(d)所示,铸态Mg-0.19Cu和铸态Mg-0.31Cu遭到了严重的腐蚀,浸泡3d后就完全失去了最初试样的形貌并且只剩余一部分试样,其中铸态Mg-0.31Cu几乎被完全腐蚀了。
高温固溶之后,Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu都表现出明显轻于铸态合金的腐蚀。
如图5(b)和图5(c),固溶态的Mg-0.19Cu和Mg-0.31Cu都经历了轻微的点蚀,其中固溶态Mg-0.19Cu合金的表面只出现了少量并且较浅的腐蚀坑,相对来说,固溶态Mg-0.31Cu合金表面的腐蚀坑更多并且更深。