镁合金熔剂净化行为及理论研究

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1、岁厨戈盔天謦SHANGHAlJIAOTONGUNIVERSITY博士学位论文DOCTORALDISSERTATl0N论夏题目镁合金熔剂净化行为及理论研究学科专业作者姓名指导教师答辩日期高洪涛丁文江教授昊国华教授2000年61上鼻交量大学博士掌位论文至0．005％下，达到AZglD所规定的铁含量限制水平。而且硼化物除铁熔捌具有优良的去除非金属夹杂物的作用．JDFe-1和JDFc-2熔剂净化处理AZ91后，铁含量和非金属夹杂含量的大幅度降低使镁合金的力学性能提高．镁合金的抗腐蚀性能则园铁耆量的减少而显著提高．燕力学分析

2、和计算表明，硼化物熔剩加入镁熔体后，被置换出的活性硼原子与杂质铁原子结合形成FeB沉淀进入熔渣，从而实现除铁的作用．同时利用短路原电池原理和混合电位理论构建了l№-Fe微电偶腐蚀模型，从电化学角度解释了乳剧烈降低M【g抗腐蚀性能的原因．针对含稀土镁合金的净化难题，开发了含稀土化合物的复合净化熔剂／DIn(含LaClD和JDCc(台CeCb)．稀土熔剂JDLa或JDcc净化处理AZLa或Azcc合金使合金中的稀土h或ae损耗均低于6％．含LaCl3或CeCI：)的稀土熔剂挣化处理镁合金可使合金的抗拉强度和延伸率提高及

3、抗腐蚀性增强，这是稀土熔剂净化后台金中稀士含量与夹杂含量交互影响的结果。热力学计算和分析表明，稀土熔荆中的稀土化合物【aCl3或C℃C13可使反应3(Msa2)4-2[RL71=20u!C13)+3[Ms]向右进行的趋势减弱，从而动态抑制熔剂净化过程中合金中昂贵稀土的损耗。利用双膜理论构建了稀土熔剂动态抑制稀土损耗模型．为进一步研究镁合金熔剂净化机理，选择JDFe-2和mh熔剂对其物化性质进行了分析．Na28407增加除铁熔剂JDPe-2的密度和粘度，ba3对稀土熔剂JDh密度和粘度影响不大．Na2S407增加／D

4、Fe-2熔荆的表面张力，添加剂LaCI，减小JDh熔剂的表面张力，但幅度小子0．01N．m-S．随着温度的升高，熔剂的密度、粘度和表面张力都减小．添加剂Na28407或LaCl3降低JDFe-2或JDLa熔剂的铺展能力。熔剂铺展能力的变化是熔剂粘度和表面张力变化共同作用的结果。从熔剜结构角度，分析了添加剂对熔荆物化性质影响的原因。添加剂Na2B。07玻璃体的网络状复杂结构增加了离子或分子堆积的致密度，而熔融状态下玻璃体中强键的存在增加了各质点阃在流动时所产生的内摩擦力，即增大了熔荆的粘度；熔荆表面张力的增加与[B0

5、3]基团的存在有关．半径较大、迁移速度小的l丑”离子的引入是LaCls增加JDLa熔荆粘度、减小熔剂表面张力的主要原因．基于以上科学试验和理论分析，建立了界面张力作用下，镁合金熔体中夹杂Ⅱ上海交避丈学博士孝搜论文物被熔削包覆之后，在熔体中沉降的加速传递模型，对传统stocks公式进行了修难，Sl入一个修正函数f(0)，推学出了夹杂物颗粒沉降的速率表述式7。；；：篓羽p‘一’(^—-一p～)+’’扣^l’“-)1。借助于硬酸硬碱理论，说明了赢温下镁奁金净化熔剂中络食离予【MgcⅥ鼻的存在。通过实验、估簿和参考的方法，

6、并依据Gi嫩doo．Oood方裰计算出熔剂．镁波·夹杂体系的界面张力，分析了熔剂络离子吸附夹杂分子的热力学机制。关键词t镁赍金，铁禽量，稀土损耗，夹杂，熔jfiI，力学性能，抗腐蚀性，熔剂净化理论越FluxpurificationbehavioiandtheoryformagnesiumalloyJ妨stractMagnesiumalloyiswidelyusedinmanyfieldssuchasautomobile．elec扛onandaerospaceindustryduetoitsuniqueadvanta

7、gesandabum[auticKⅢtrces．Howevcr,magnesiumalloyhaspoorquality,lowmechanicalpropertiesandpoorcorrosionresistancebecauseitsignitionpointandele协odepotentialalemmarkablylowanditsoxidationfilmisnotprotective．Ironigbelievedasahannfhldemeatb嘲u$eitdramaticallyimpairsth

8、ecorrosionresistanceofmagnesiumalloy．Inaddition,ironiIeasytobeinvolved缸magnesiumWIditsalloysduringmelting,processing,佃m哪哪痂喀andhandling．ThetraditionalMn孤坩iti伽tcclmiq∞isnotproperbeca