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浏览:- 发布日期:2020-07-27 14:28:42【

摘 要:对(dui)汽(qi)车发动机(ji)用AM50合金进行了Er合金化处理;采用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),浸泡(pao)试(shi)验

和电(dian)化(hua)(hua)学试验研(yan)究了Er含(han)量对AM50合金组织和耐蚀性的影响。结果表(biao)明:Er微合金化(hua)(hua)的AM50合金中除了含(han)有(you)αMg相和βMg17Al12相外(wai),还形成了Al7ErMn5 相和Al3Er相;随着Er含量的增加,合金的腐蚀速率(lv)总体(ti)表(biao)现为先(xian)降低而(er)(er)后(hou)(hou)(hou)(hou)升高的趋(qu)势,腐蚀后(hou)(hou)(hou)(hou)抗拉强(qiang)度呈现先(xian)增(zeng)加而(er)(er)后(hou)(hou)(hou)(hou)降低的趋(qu)势,而(er)(er)强(qiang)度损(sun)失呈现先(xian)减小而(er)(er)后(hou)(hou)(hou)(hou)增(zeng)大的趋(qu)势;Er添加(jia)量(liang)为0.5%(质量(liang)分数)时,AM50合金(jin)具有最(zui)佳耐蚀性和(he)拉伸性能(neng)。

关键词:汽车(che)发(fa)动机;AM50合金;Er微(wei)合金化;腐(fu)蚀速率;抗(kang)拉(la)强度

中图分类(lei)号:TG174   文(wen)献标(biao)志码:A   文(wen)章编号: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(mei)合金是(shi)以镁(mei)为(wei)基体加入其他金属元素组(zu)成(cheng)的合金,具(ju)有密度小、比(bi)强度高、比(bi)弹性(xing)(xing)模量(liang)大、散热好(hao)、消震(zhen)性(xing)(xing)好(hao)等优点,被广泛应用(yong)于汽车、交通(tong)等领

域(yu)[1]。汽(qi)(qi)车(che)行驶时,60%燃料(liao)的(de)消耗于(yu)汽(qi)(qi)车(che)自(zi)重(zhong),汽(qi)(qi)车(che)自(zi)重(zhong)每减(jian)轻10%,其燃油效率(lv)可(ke)提(ti)高5%以(yi)上,而(er)镁合(he)(he)金(jin)(jin)作(zuo)为(wei)最轻的(de)结构金(jin)(jin)属材(cai)料(liao)之一(yi),在壳体(ti)类(lei)和(he)支(zhi)架类(lei)汽(qi)(qi)车(che)零(ling)部件领(ling)域(yu)有(you)着(zhe)较(jiao)为(wei)明(ming)显的(de)优势。然(ran)而(er),镁合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)蚀(shi)性(xing)较(jiao)差(cha),不能满足服役条件对(dui)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求,因此提(ti)高镁合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)耐(nai)蚀(shi)性(xing)有(you)利(li)于(yu)其推(tui)广应(ying)用(yong)。常(chang)用(yong)的(de)改(gai)善镁合(he)(he)金(jin)(jin)耐(nai)腐蚀(shi)的(de)方(fang)法主要(yao)包括微合(he)(he)金(jin)(jin)化和(he)热(re)处(chu)理等[2]。其中(zhong)(zhong),微合(he)(he)金(jin)(jin)化元素主要(yao)有(you)Al、Zn、Mn、Ce以(yi)及少量(liang)Zr或Cr等。近(jin)年来(lai),稀土元素Er在有(you)色合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)的(de)应(ying)用(yong)得到科(ke)研工作(zuo)者的(de)关注。研究(jiu)表明(ming),在镁合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)添加 Er可(ke)以(yi)一(yi)定程度提(ti)高合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)常(chang)温(wen)和(he)高温(wen)力(li)学性(xing)能[34]。然(ran)而(er),关于(yu)Er元素对(dui)镁合(he)(he)金(jin)(jin)耐(nai)蚀(shi)性(xing)影响方(fang)面的(de)报(bao)道还较(jiao)少。

本工(gong)作通过在发动机用 AM50合金(jin)中(zhong)添加Er进(jin)行微合金(jin)化,研究了 Er含量对 AM50合金(jin)组织与耐蚀性(xing)的影(ying)响。


1 试验

试(shi) 验 原 料 为(wei) 高 纯 Mg (99.99%)、高 纯Al(99.99%)、Al10Mn中间合(he)(he)金(jin)、ErMg中间合(he)(he)金(jin)等(deng)。在真空感应(ying)熔(rong)炼炉中对 AM50合(he)(he)金(jin)进(jin)行了(le)熔(rong)

炼,并通(tong)过添(tian)加(jia) Er对(dui)其进行(xing)微合金(jin)(jin)化。熔炼过程中(zhong)采用(yong)氩气进行(xing)保护以防止镁(mei)合金(jin)(jin)的燃烧和氧化,浇(jiao)注温度控制在(zai)710℃,通(tong)过添(tian)加(jia)中(zhong)间(jian)合金(jin)(jin)和高纯

Al来调(diao)节合金成(cheng)分(fen),共制备了六(liu)种不同 Er含量(liang)的AM50合金,其化学(xue)成(cheng)分(fen)及相(xiang)应编(bian)号见表1。

表1 试(shi)验(yan)合金(jin)的化学成分(质量分数)

Tab.1 Chemicalcompositionofexperimentalalloy(mass)

试验合金的化学成分


采用(yong)(yong)(yong)D8AdvanceX射线衍射仪(XRD)对(dui)(dui)铸态、合(he)金的物相(xiang)进(jin)行了分(fen)析。采用(yong)(yong)(yong)JSM6800型扫描电镜(jing)(SEM)对(dui)(dui)合(he)金表面形貌进(jin)行了观察,并采用(yong)(yong)(yong)附带的能谱分(fen)析仪(EDS)对(dui)(dui)微(wei)区成分(fen)进(jin)行了测定。

电化学极化曲线测试(shi)在 ZenniumE型电化学工作站中进行,试(shi)样(yang)为10mm×10mm×10mm 的(de)块状,测试(shi)溶液为3.5% NaCl(质量分数(shu),下(xia)同)溶液,扫描速率为10mV/s[5]。

腐(fu)蚀(shi) 浸 泡 试 样(yang)(yang) 尺(chi) 寸 为 10 mm×10 mm×10mm,试样(yang)(yang)经打磨和抛(pao)光处理后,用(yong)丙酮和酒精清洗并(bing)吹干备用(yong)。腐(fu)蚀(shi)介质为3.5% NaCl溶液,浸泡时间分别为24,72,168h。采用(yong)失(shi)重法计算腐(fu)蚀(shi)速率。

拉(la)伸(shen)试样分别为(wei)腐蚀(shi)前后的试样。采用(yong)硝酸(suan)银溶(rong)液去(qu)除腐蚀(shi)后试样表面腐蚀(shi)产物,并用(yong)清水和酒精冲洗后吹干。拉(la)伸(shen)试验在 MTS810型液压伺(si)服电子万能拉(la)伸(shen)机上进行(xing),拉(la)伸(shen)速(su)率为(wei)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)与讨论

2.1 显微组(zu)织和相组(zu)成

对AM50Er0合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)铸(zhu)锭进行(xing)物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)分(fen)(fen)析(xi)和(he)显微(wei)组(zu)织观察,结果如图(tu)1 所示。由(you)(you)图(tu)1(a)可(ke)(ke)见,铸(zhu)态AM50Er0 合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)主(zhu)要由(you)(you)αMg 固(gu)溶体和(he)初(chu)(chu)生βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)组(zu)成(cheng),XRD 谱中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu)分(fen)(fen)αMg相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)衍(yan)射峰和(he)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)衍(yan)射峰重合(he)(he);由(you)(you)图(tu)1(b)可(ke)(ke)见,在AM50Er0合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)存在较多(duo)的(de)(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)颗(ke)粒状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)以及少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)针状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。能(neng)谱分(fen)(fen)析(xi)(图(tu)略(lve))结果表明,白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)颗(ke)粒状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)主(zhu)要含(han)有(you)(you) Al和(he) Mg元素,而(er)(er)白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)针状析(xi)出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)主(zhu)要含(han)有(you)(you) Al和(he) Mn元素,黑灰(hui)色(se)(se)(se)(se)(se)区(qu)域(yu)(yu)则主(zhu)要含(han)有(you)(you) Mg元素。结合(he)(he)XRD谱和(he)文献[6]可(ke)(ke)知,黑灰(hui)色(se)(se)(se)(se)(se)区(qu)域(yu)(yu)为(wei)αMg固(gu)溶体,白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)颗(ke)粒状的(de)(de)(de)物(wu)质为(wei)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),而(er)(er)针状白(bai)色(se)(se)(se)(se)(se)物(wu)质为(wei) Al8Mn5 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。由(you)(you)图(tu)2可(ke)(ke)见:经Er微(wei)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)化后,AM50合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)除 了 含(han) 有(you)(you) αMg 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang) 和(he) βMg17 Al12 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang) 外,还(hai) 有(you)(you)Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang);不同Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de) AM50合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)种(zhong)类相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同,但随着 AM50合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加,Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)逐渐增加,而(er)(er)βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)逐渐减少(shao)。这(zhei)主(zhu)要是由(you)(you)于随着 Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加,AM50合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)初(chu)(chu)生的(de)(de)(de) Al3Er相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)有(you)(you)所增加,这(zhei)种(zhong)初(chu)(chu)生相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)形成(cheng)优(you)先于βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)[7],且消(xiao)耗(hao)了合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de) Al原子,使 AM50合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Al含(han)量(liang)减少(shao),因此βMg17Al12相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)会有(you)(you)所降低(di)。

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合金(jin)中除了αMg相(xiang)(xiang)和βMg17Al12相(xiang)(xiang)外,有少量针状AlMn相(xiang)(xiang)存在,其中βMg17Al12相(xiang)(xiang)主要分布在晶界;在合金(jin)中添(tian)加稀土元素Er后,AM50 合金(jin)中开(kai)始出现(xian)了更加白亮的Al7ErMn5 相(xiang)(xiang)和 Al3Er相(xiang)(xiang),合金(jin)的组织有一定细化。

AM50Er1合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong),Al7ErMn5 相(xiang)和 Al3Er相(xiang)的含(han)量相(xiang)对较(jiao)少,尺(chi)寸较(jiao)为细小(xiao);随着合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Er含(han)量的增加,合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong) Al7ErMn5 相(xiang)和 Al3Er相(xiang)的数量和含(han)量有(you)所增加。对合(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)白亮色的物(wu)相(xiang)进行能谱分(fen)析(xi)(图略),结果表明(ming),这些亮白色区域主要(yao)含(han)有(you) Mg、Al、Mn和Er元素(su),且 Mn元素(su)和Er元素(su)经常是伴生(sheng)出(chu)现,这主要(yao)取决(jue)于合(he)金(jin)(jin)(jin)凝(ning)(ning)固过程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的热力学条件。在(zai)合(he)金(jin)(jin)(jin)凝(ning)(ning)固过程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong),Er元素(su)会(hui)在(zai)αMg的界面前沿聚集并造成成分(fen)过冷(leng),枝晶间距不断(duan)减小(xiao)和细化(hua);此外,Er元素(su)还对βMg17Al12相(xiang)的粗化(hua)和长大起(qi)到一定的抑制(zhi)作用。


2.2 极化曲线

由(you)图4(a)可(ke)见:在 Er微合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua) AM50合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)极(ji)化(hua)曲(qu)线上,随着Er含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia),合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)自腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)位呈 现(xian) 先 正 向 移 动(dong)(dong) 而(er)(er) 后(hou) 负 向 移 动(dong)(dong) 的(de)(de)(de) 趋 势,AM50Er4合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)自腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)位的(de)(de)(de)最大,为-1.49V;相(xiang)(xiang)应地,自腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)也(ye)(ye)呈现(xian)先减小(xiao)而(er)(er)后(hou)增(zeng)大,AM50Er4合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)自腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)最小(xiao)。由(you)图4(b)可(ke)见:对(dui)比 AM50Er0和(he) AM50Er4合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de) Tafel区(qu)域,前(qian) 者 的(de)(de)(de) 自 腐(fu)(fu)(fu) 蚀(shi)(shi) 电(dian)(dian)(dian) 位 (-1.52 V)比 后(hou) 者 的(de)(de)(de)(-1.49V)更(geng)负,且阴(yin)极(ji)电(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)和(he)阳极(ji)电(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)也(ye)(ye)相(xiang)(xiang)对(dui)更(geng)低(di)。这(zhei)说明(ming)在 AM50合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中添加(jia)(jia) Er元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su),能使合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐蚀(shi)(shi)性(xing)(xing)得到提高(gao)。这(zhei)是(shi)因为:Er元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)入可(ke)以增(zeng)加(jia)(jia)表面腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)膜(mo)层的(de)(de)(de)致(zhi)密性(xing)(xing),在腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)过(guo)程(cheng)中抑制腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)溶液对(dui)基体组织的(de)(de)(de)侵(qin)蚀(shi)(shi);此外,Er元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)入可(ke)以使阴(yin)极(ji)处(chu)βMg17Al12相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)降低(di),减少(shao)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)过(guo)程(cheng)中腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)数(shu)量(liang)[8]。但是(shi),合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)中Er元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)过(guo)多,会导致(zhi)含(han)Er金(jin)(jin)属(shu)间(jian)化(hua)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)物的(de)(de)(de)数(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)(jia)和(he)尺(chi)寸(cun)变(bian)大,属(shu)间(jian)化(hua)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)物与βMg17Al12相(xiang)(xiang)形成微电(dian)(dian)(dian)偶的(de)(de)(de)数(shu)量(liang)也(ye)(ye)会增(zeng)加(jia)(jia),从而(er)(er)使析(xi)氢反(fan)应的(de)(de)(de)加(jia)(jia)速,阴(yin)极(ji)反(fan)应的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)(shi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)密度(du)增(zeng)大,合(he)(he)(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐蚀(shi)(shi)性(xing)(xing)反(fan)而(er)(er)会降低(di)。

图3 不同Er含量AM50合金的SEM 图



图3 不同(tong)Er含量 AM50合(he)金(jin)的(de)SEM 图

Fig.3 SEMimagesofAM50alloyswithdifferentErcontent

2.3 腐(fu)蚀速(su)率

由(you)图5可(ke)(ke)见(jian):当腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间(jian)(jian)相(xiang)同时(shi)(shi),随着(zhe)Er含量的(de)(de)(de)增加(jia),AM50合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su)率(lv)总体(ti)表现为(wei)先降低(di)而后升高的(de)(de)(de)趋势;AM50Er2和(he) AM50Er3合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su) 率(lv) 相(xiang) 差(cha)(cha) 不 大,但 都 小(xiao) 于(yu) AM50Er1 合 金(jin)(jin) 的(de)(de)(de),AM50Er4合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su)率(lv)仅次(ci)于(yu) AM50Er1合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)。腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)浸泡试验结(jie)果与电化学(xue)测试结(jie)果存在(zai)一定(ding)的(de)(de)(de)差(cha)(cha)异,因为(wei)在(zai)清洗过程中(zhong) AM50Er4和(he) AM50Er5合金(jin)(jin)中(zhong)部分尺寸较大的(de)(de)(de) Al7ErMn5 相(xiang)和(he) Al3Er相(xiang)出现了脱落,使得(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)浸泡试验数据存在(zai)一定(ding)误差(cha)(cha)。由(you)图6可(ke)(ke)见(jian):随着(zhe)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间(jian)(jian)的(de)(de)(de)延长,AM50Er0合金(jin)(jin)和(he) AM50Er4合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su)率(lv)呈先降低(di)而后逐渐趋于(yu)平稳的(de)(de)(de)特征,AM50Er4合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su)率(lv)明显(xian)低(di)于(yu) AM50Er0合金(jin)(jin)的(de)(de)(de),二(er)者在(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)时(shi)(shi)间(jian)(jian)内(nei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蚀(shi)速(su)(su)(su)率(lv)相(xiang)差(cha)(cha)4倍左右。由(you)此可(ke)(ke)见(jian),Er元素的(de)(de)(de)添加(jia)极大地提高了 AM50合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐蚀(shi)性。


由(you)图7可(ke)见(jian):经(jing)过72h浸(jin)泡腐(fu)蚀(shi)后(hou),AM50Er0合金表(biao)面(mian)出现了较多的连续腐(fu)蚀(shi)坑(keng)(keng);当在 AM50合金中添(tian)加Er元素(su)后(hou),合金表(biao)面(mian)的腐(fu)蚀(shi)坑(keng)(keng)数量明(ming)显减(jian)少(shao),且 AM50Er2合金表(biao)面(mian)的腐(fu)蚀(shi)坑(keng)(keng)的面(mian)积最小(xiao)。

AM50合(he)(he)金(jin)中添(tian)加Er元(yuan)素可以(yi)细化合(he)(he)金(jin)组织,降低(di)合(he)(he)金(jin)中βMg17Al12相(xiang)的(de)(de)数量,从而抑(yi)制了(le)(le)由于电(dian)位不(bu)(bu)同而产生的(de)(de)微(wei)电(dian)偶腐(fu)蚀(shi)(shi)反(fan)应(ying)[8];此(ci)外,Er元(yuan)素的(de)(de)添(tian)加还在一定程度上改(gai)善(shan)了(le)(le)腐(fu)蚀(shi)(shi)膜层(ceng)的(de)(de)结构起到了(le)(le)抑(yi)制腐(fu)蚀(shi)(shi)坑形成(cheng)的(de)(de)作用。但是并不(bu)(bu)是 Er添(tian)加量越(yue)多越(yue)好,如(ru)果合(he)(he)金(jin)中含(han) Er金(jin)属间化合(he)(he)物的(de)(de)数量和体积增加至一定程度时(shi),这种(zhong)化合(he)(he)物会成(cheng)为新的(de)(de)阴极而发(fa)生原电(dian)池反(fan)应(ying),导致腐(fu)蚀(shi)(shi)速(su)率(lv)的(de)(de)增大,合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐蚀(shi)(shi)性反(fan)而降低(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 拉伸性(xing)能

由(you)图(tu)8(a)可见,在同样的(de)腐蚀(shi)时(shi)间下,随着AM50合金(jin)(jin)中Er含量(liang)的(de)增加(jia),合金(jin)(jin)的(de)抗拉强度(du)呈(cheng)先(xian)增加(jia)而后降低的(de)趋势(shi),在 Er质(zhi)量(liang)分数为0.5%时(shi),合金(jin)(jin)的(de)抗拉强度(du)最大(da)。强度(du)损(sun)失(shi)为合金(jin)(jin)腐蚀(shi)前后抗拉强度(du)的(de)差(cha)值(zhi)。从图(tu)8(b)可见,随着 AM50合金(jin)(jin)中Er含量(liang)的(de)增加(jia),强度(du)损(sun)失(shi)呈(cheng)现先(xian)减小(xiao)而后增大(da)的(de)趋势(shi),Er质(zhi)量(liang)分数为0.5%时(shi),合金(jin)(jin)的(de)强度(du)损(sun)失(shi)最小(xiao)。

Er元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai) AM50合(he)(he)(he)金中(zhong)可以(yi)起到(dao)细晶强化(hua)(hua)、固溶强化(hua)(hua)和第(di)二相强化(hua)(hua)的(de)作用[9],因此合(he)(he)(he)金的(de)常温拉伸性(xing)(xing)能会(hui)有(you)所增强。此外,Er元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai)腐蚀过程中(zhong)会(hui)以(yi)氧化(hua)(hua)物(wu)形式进入到(dao)表面腐蚀膜层中(zhong),并在(zai)(zai)凝固过程中(zhong)抑制βMg17Al12相的(de)形成,从而减少(shao)局部微电偶反应(ying)(ying)发生(sheng),从整体上降低了合(he)(he)(he)金发生(sheng)腐蚀反应(ying)(ying)的(de)可能性(xing)(xing),改(gai)善了合(he)(he)(he)金的(de)耐(nai)蚀性(xing)(xing)。由(you)此可见,Er质量分数为0.5%时,AM50合(he)(he)(he)金具(ju)有(you)最(zui)佳的(de)拉伸性(xing)(xing)能和耐(nai)蚀性(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(he)金在3.5% NaCl溶液中浸泡72h后的腐蚀形貌

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(lun)


(1)未添加Er的铸态AM50合金主要由αMg固溶体和(he)(he)初生βMg17Al12相(xiang)组成;经过Er微(wei)合金化后,AM50合金中除(chu)了αMg相(xiang)和(he)(he)βMg17Al12相(xiang)外,还含有 Al7ErMn5 相(xiang)和(he)(he) Al3Er相(xiang)。

(2)当腐蚀(shi)时间相(xiang)同时,随着 Er含量的(de)增加(jia),AM50合金的(de)腐蚀(shi)速(su)率总体(ti)表现为先降低(di)而后升(sheng)高(gao)的(de)趋势。AM50Er2和 AM50Er3合金的(de)腐蚀(shi)速(su)率相(xiang)差不大,但都小于 AM50Er1合金的(de),AM50Er4合(he)金(jin)的(de)(de)腐蚀速率(lv)仅次于 AM50Er1合(he)金(jin)的(de)(de)。

(3)随着AM50合金中Er元素含量(liang)的增(zeng)加(jia),腐(fu)蚀后(hou)合金的抗拉强(qiang)度呈现先(xian)增(zeng)加(jia)而后(hou)降低的趋势,在Er质(zhi)量(liang)分数为0.5%时(shi)拉强(qiang)度最大;强(qiang)度损失(shi)随Er元素含量(liang)的增(zeng)加(jia)呈现先(xian)减小而后(hou)增(zeng)大的趋势。

(4)Er质量分数为0.5%时,AM50合金具(ju)有(you)最佳的拉(la)伸性能和耐蚀性。


(文章来源:材料与测试网)

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