论文总字数：18169字

摘 要

镁合金由于具有高的比强度和比刚度得到广泛的应用，为了进一步提高其强度、扩大其应用范围，添加合金元素合金化是一种重要的方法。铝元素是一种重要的合金元素，铝元素添加主要在镁合金中形成β相，β相对镁合金的耐蚀性有许多前期的研究，但对单相β相的性质研究较少。

本文通过电弧熔炼的方法熔炼制备了Mg₁₇Al₁₂合金，金相显微组织分析结果表明：电弧熔炼制备的Mg₁₇Al₁₂合金中金相显微组织中有少量Mg₁₇Al₁₂ Mg共晶组织存在。为了消除共晶组织，对电弧熔炼后的Mg₁₇Al₁₂合金进行了重熔处理，并对重熔处理后的Mg₁₇Al₁₂合金进行了金相显微组织分析，分析结果表明：重熔处理后的Mg₁₇Al₁₂合金为单相组织组成。对电弧熔炼和重熔处理后的Mg₁₇Al₁₂合金进行了电化学分析测试，阳极极化曲线分析结果表明：重熔处理后的β相比电弧熔炼后的合金自腐蚀电位约高90mV，两种合金在3.5%NaCl溶液中都可以发生钝化，维钝电流密度相差不大；EIS分析结果表明：重熔处理后样品有更好的耐蚀性。以上结果表明：采用电弧熔炼 重熔退火处理可以制得单一的β相Mg₁₇Al₁₂合金。

关键词：镁合金 金属间化合物 腐蚀 微观结构

Preparation and Electrochemical Performance of β Phase in Magnesium Alloy

ABSTRACT

Magnesium alloys are widely used due to their high specific strength and specific rigidity. In order to further increase their strength and expand their application range. Alloying with added alloying elements is an important method. Aluminum is an important alloying element. The addition of aluminum mainly forms β-phase in magnesium alloys. There are many previous studies on the corrosion resistance of β-magnesium alloys, but there are few studies on the properties of single-phase β-phases.

In this paper, Mg₁₇Al₁₂ alloy was prepared by arc melting. The results of metallographic microstructure analysis show that there is a small amount of Mg₁₇Al₁₂ Mg eutectic in the metallurgical microstructure of Mg₁₇Al₁₂ alloy prepared by arc melting. In order to eliminate the eutectic structure, the Mg₁₇Al₁₂ alloy after arc melting was re-melted and the re-melted Mg₁₇Al₁₂ alloy was analyzed by metallographic microstructure. The results show that the re-melted Mg₁₇Al₁₂ alloy is a single-phase structure composition. Electrochemical analysis of the Mg₁₇Al₁₂ alloy after arc smelting and re-melting was performed. The results of anodic polarization curve analysis show that the re-melted β is about 90mV higher than that of the alloy after arc smelting. Both alloys can be passivated in 3.5% NaCl solution. The blunt current density is not much different. EIS analysis results show that the sample after re-melting has better corrosion resistance. The above results show that a single β-phase Mg₁₇Al₁₂ alloy can be obtained by arc melting and re-melt annealing.

KEYWORDS: Magnesium alloy；Intermetallic compounds；Corrosion；Micro structure

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.1.1镁合金的应用前景及制约因素 1

1.1.2镁合金的腐蚀 1

1.1.3 镁合金的研究现状 2

1.2 Mg-Al系合金研究现状 2

1.3镁合金β相Mg₁₇Al₁₂ 3

1.3.1镁合金β相Mg₁₇Al₁₂的研究进展 3

1.3.2 Mg-Al二元合金 3

1.3.3 Mg₁₇Al₁₂金属间化合物的晶体结构 4

1.3.3 Mg₁₇Al₁₂金属间化合物的性能特点 5

1.3.4 Mg₁₇Al₁₂金属间化合物的应用 5

1.4本文研究目的、内容及方法 6

1.4.1研究目的 6

1.4.2研究内容 6

1.4.3研究方法 6

第二章 实验内容和方法 7

2.1实验设备和药品 7

2.1.1实验主要仪器 7

2.1.2主要实验试剂 7

2.2实验材料 8

2.3实验方法 8

2.4镁合金β相熔炼 8

2.4.1非自耗真空电弧炉熔炼制备镁合金β相 8

2.4.2镁合金气氛保护炉重熔缓冷 9

2.5镁合金β相的物相分析 9

2.5.1 X射线衍射分析 9

2.5.2能谱显微成分分析 10

2.5.3镁合金β相硬度性能测试 10

2.6 镁合金β相金相显微组织分析 10

2.7镁合金β相耐蚀性测试 10

第三章 实验结果及讨论 12

3. 1镁合金β相XRD结果分析 12

3.2镁合金β相微观结构分析 13

3.2.1金相图片分析 13

3.2.2镁合金的微观结构 14

3.3合金硬度分析 17

3.4腐蚀电化学结果分析 19

3.4.1 开路电位分析 19

3.4.2极化曲线分析 20

3.5交流阻抗分析 21

第四章 结论 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 绪论

1.1引言

金属间化合物不仅具备金属键，还含有共价键，稳定的共价键结构增强了原子间结合力，因而金属间化合物获得良好的力学性能。另外，金属间化合物优越的抗氧化性得益于其原子间长程有序的排列顺序，在氧化环境中金属间化合物表面能够产生致密的氧化膜，防止其内部结构遭到破坏。在某些方面金属间化合物对于合金来说是不可或缺的组织结构^[1]。金属间化合物能够很好地改善合金的强度、硬度、耐热性能以及耐腐蚀性能等。

1.1.1镁合金的应用前景及制约因素

镁合金广泛应用于重工业、轻工业中。在我们的日常生活中不论是住宅建筑材料还是出行交通工具，镁合金也是随处可见。目前为止，镁合金当中应用最多的是镁铝合金，尤其是航天航空领域和汽车产业，其他市场中应用紧随其后的是镁锰合金和镁锌锆合金。镁合金具有广阔的商业应用市场受益于其优异的物理性能，例如其强度大、易切削加工、导热性良好及减振性良好等。在节能和环保日益成为人们关注的主题的今天，生存环境的恶化与自然资源的短缺正在一步一步地挑战人类生存的底线，淘汰重污染型的能源和寻求新型环保型材料成为当务之急。作为最有前途的轻质材料，镁合金在降低能源消耗和环境污染的过程中起到了至关重要的作用。镁合金被称为新世纪的绿色功能材料^[2]。

然而作为结构材料的镁合金除了高成本之外，其较差的耐蚀性是最主要的问题。甚至于不加外在防护的情况下，镁合金在正常大气环境中都会发生腐蚀行为。这严重影响了其在广泛的的市场应用前景^[3]。

1.1.2镁合金的腐蚀

镁合金的腐蚀形式主要是全面腐蚀中的均匀腐蚀和局部腐蚀中的应力腐蚀及电偶腐蚀。在不同的工作环境中，镁合金发生的腐蚀行为各有不同。温度的变化、pH值的改变、环境条件的不同及添加合金元素的不同、镁合金中包含的杂质的种类和其表面处理工艺的类型都会对镁合金的耐蚀性造成很大的影响，这在一定程度上影响了镁合金的应用。

请支付后下载全文，论文总字数：18169字