Mg-Al金属间化合物合金化及其应用特研究.docx

p士a p士a 明明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； ③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以以学术交流为目 的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部 分内容(必威体育官网网址学位论文在解密后遵守此规定)。 作者签名：盔墨逊1 日期： k|墨t易．p 导师签名： 日期： 矽心·莎、缪 万方数据 太原理工大学博士研究生学位论文Mg-AI金属闻化合物合金化及其应用特性研究 太原理工大学博士研究生学位论文 Mg-AI金属闻化合物合金化及其应用特性研究 摘要 金属间化合物具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温等优异的性能， 同时具有特殊的声、光、电学性质，可以被用于结构材料也能被用作功能 材料。但是，金属问化合物往往具有室温脆性，这极大的影响着它们的应 用。因此，改善室温脆性是拓展金属间化合物使用范围的有效途径。目前 国内外有关金属间化合物的研究工作主要集中于铝系和硅系。AZ系镁合金 的显微组织中常见的第二相M917A112也是一种铝系化合物，近年来，它们 在某些方面的性能也受到关注。一是作为防护涂层的制备方法及其耐蚀性， 二是作为储氢合金的吸放氢特性。但Mg．A1金属间化合物的力学特性却较 少受到关注。针对这一不足，本文通过合金化方法，研究合金元素对MglTAll2 金属问化合物组织和力学性能的影响，并对其潜在应用进行探索性研究。 实验通过添加Er、Y和B，研究合金元素对Mgl7A112金属间化合物显微组 织形貌、相组成、硬度、压缩性能、耐腐蚀性能及热稳定性的影响。考虑 到Mgl7All2硬度高，但室温脆性大，将其与泡沫Al进行结合，研究Mgl7A112 增强泡沫Al的吸能特性。Mgl7A112具有较高的理论储氢量，试验中研究了 Y对Mgl7All2金属问化合物储氢性能的影响。研究了Mg-AI-Er涂层对镁合 金的防护效果。制备了接近Mg-Mgl7A112共晶组织成分的MgToA|30合金，并 研究了其在酸溶液中的腐蚀行为。最后利用近共晶合金的腐蚀特性成功地 制备了具有表面多孔结构的Mg-A1合金。通过研究得到以下主要的结论： (1)Mg．A1．Er合金的显微组织随Er含量的不同而变化。当Er含量低于1．O 万方数据 万方数据 万方数据 太原理工大学博士研究生学位论文叭．％时，合金仅由Mgl7A112基体和A13Er相组成。当Er#量超过3．0 太原理工大学博士研究生学位论文 叭．％时，合金仅由Mgl7A112基体和A13Er相组成。当Er#量超过3．0 wt．％时， 基体中除TAl3Er相外还出现了M917All2-Mg共晶组织。禾11Mg-44．3AI合金(单 相Mgl7A112)的硬度相比，含Er合金的硬度都有了较大的提高，结合计算结 果表明主要原因为添7)ltEr后引起的晶粒细化。添加Er后，合金的抗腐蚀能力 和耐磨损性能都有明显的提高。其中，Mg．43．8A1．1．0Er合金具有最好的耐 蚀性和最强的抑制阴极析氢能力，而Mg-42AI．5．0Er合金具有最好的耐磨损 性能。 当Y含量低于1．0 wt．％时，Mg—A1一Y合 I由MgiTAll2基体和A12Y组成。当 Y含量超过1．0 wt．％时，Mg—AI—Y合金中出现TMgl7A112一Mg共晶组织。Y含 量为2．0 wt．％～5．0 wt．％时，合金的硬度相差很小为285～290HV。 (2)利用热压烧结法在AZ61镁合金表面制备了Mg-A1一Er金属间化合 物涂层。电化学测试和滑动磨损试验结果表明涂层样品的耐蚀性和耐磨性 比AZ61镁合金基体有很大的提高，且都好于热扩散涂层。原因在于涂层中 形成的高硬度A13Er第二相使得烧结涂层具有较好的耐磨损性能，而Er还 可以抑制涂层的析氢腐蚀。 (3)Mg．xAl-yY(x=44．3，43．8，43；y=0，1．0，3．O)合金在球磨30h gl，随着球 磨时间的延长没有发生相变，但衍射峰强度降低、峰宽化。添加稀土Y能有 效地改善M917AI。2合金的吸放氢性能，添加Y使合金的吸放氢速率和放氢平 台压力显著升高。其中添加1．0 wt．％Y合金的吸氢量和放氢量均很高，分别 为3．39％和2．84％，且有较宽而平坦的放氢平台压力为1．33MPa。 (4)随着Mg