cela混合稀土对mg-zn-ca合金组织转变、力学性能及耐蚀性的影响机制

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1、Ce/La混合稀土对Mg-Zn-Ca合金组织、力学性能及耐蚀性的影响机制EffectofCe/Lamischmetalonmicrostructure,mechanicalpropertiesandcorrosionresistanceofMg-Zn-Caalloys作者姓名：张庆鑫专业名称：材料学指导教师：江忠浩教授张洪杰院士学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日摘要Ce/La混合稀土对Mg-Zn-Ca合金组织、力学性能及耐蚀性的影响机制摘要Ce/La混合稀土是提取Nd、Pr等贵重稀土元素的副产品，本文针对其大量滞销的现象

2、，探究了Ce/La混合稀土在镁合金开发方面的应用。本研究以三元Mg-Zn-Ca合金为基体，研究了微量添加Ce/La混合稀土对其显微组织、力学性能及耐蚀性的影响规律并对相关机理进行了探讨。首先，采用重力铸造制备Mg-5.3wt.%Zn-0.5wt.%Ca-xCe/La（x=0,0.5wt.%,1.0wt.%）合金，研究了Ce/La混合稀土和固溶处理对晶粒尺寸和第二相种类、形貌的影响；随后，利用热挤压、热轧制方法成功制备变形态合金，并采用多种测试手段表征Ce/La混合稀土对其微观形貌和力学性能的影响，分析晶粒细化及织构强化对变形态合金强

3、度的影响；最后，研究了Ce/La混合稀土对挤压态Mg-Zn-Ca合金腐蚀性能的影响规律。铸态Mg-Zn-Ca合金的晶粒尺寸较大（~114μm），合金晶界和三重晶界处存在大量Ca2Mg6Zn3/α-Mg共晶结构，晶内存在形状不规则的Mg-Zn颗粒和球状Ca2Mg6Zn3相。添加微量Ce/La混合稀土后，铸态合金晶粒明显细化（~80μm），共晶结构转化成Ca2Mg6Zn3和MgxZnyREz-Ca两相，晶内形状不规则的Mg-Zn颗粒转化成MgxZnyREz-Ca相，但球状Ca2Mg6Zn3相没有明显变化，此外还检测到少量的CeMg12和

4、Mg17La12相。Ce/La混合稀土可以有效阻止晶粒在固溶处理过程中的长大，但该作用在加入量为0.5wt.%和1.0wt.%时差别并不明显，说明Ce/La混合稀土对该作用可能存在一个临界值。热挤压变形Mg-Zn-Ca-xCe/La合金组织由细小等轴晶（<5μm）和沿ED方向伸长的粗大未再结晶晶粒组成，晶内第二相平行于挤压方向呈条带状分布。挤压态合金再结晶晶粒所占面积比fDRX和再结晶晶粒平均尺寸dDRX大小顺序均为Mg-Zn-Ca-1.0Ce/La˃Mg-Zn-Ca˃Mg-Zn-Ca-0.5Ce/La。挤压变形导致Ca2Mg6Zn

5、3相部分破碎成球状小颗粒，但MgxZnyREz-Ca相破碎不明显；挤压态合金中还存在与α-Mg具有良好共格关系的球状Ca2Mg6Zn3析出相。挤压态合金强度变化与I吉林大学硕士学位论文fDRX、dDRX变化呈现负相关关系，而塑性变化与之相反，表明通过优化稀土加入量可以实现合金强度的明显改善。Mg-Zn-Ca-0.5Ce/La挤压板材经热轧制后晶粒变形严重，晶内出现大量孪晶，合金抗拉强度提高30%，屈服强度提高80%，但塑性明显降低。合金变形量从38.3%增加至57%过程中强度增加不明显，但变形量为45.4%时出现了塑性增加的现象，综

6、合力学性能优异（UTS=337.47MPa,TYS=305.14MPa,δ=9.46%）。说明变形量对强度的贡献存在临界值，但对塑性的影响较为复杂。其中强度的提高可以归因于基面织构强化和孪晶强化。挤压态Mg-Zn-Ca-xCe/La合金在3.5wt.%NaCl溶液中的耐蚀性顺序为Mg-Zn-Ca˃Mg-Zn-Ca-1.0Ce/La˃Mg-Zn-Ca-0.5Ce/La。添加Ce/La混合稀土后挤压态合金耐蚀性降低，其原因可以归结为以下三方面。a)减少了Ca2Mg6Zn3相的数量，生成电势相对较正的MgxZnyREz-Ca相，增加微电偶

7、腐蚀对数量；b)MgxZnyREz-Ca相的数量和形态对基相腐蚀存在促进和抑制双重作用；c)Ce/La混合稀土通过干预腐蚀产物的生长，影响表面膜的致密程度。关键词：Ce/La混合稀土，Mg-Zn-Ca，显微组织，力学性能，耐蚀性IIAbstractEffectofCe/Lamischmetalonmicrostructure,mechanicalpropertiesandcorrosionresistanceofMg-Zn-CaalloysAbstractTheunsalableCe/Lamischmetalasabyproduct

8、ofNd/Prseparationprocesshasarousedwideinterestduetoitslowprice.TheeffectofCe/Lamicroalloyingonmicrostructure,mechanic