镁的氧化行为研究

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,镁的氧化行为研究,纯镁的氧化动力学,提高镁抗氧化性能途径,合金化,-,加入某些有益元素不但可,以提高镁合金的高温抗氧化性能，而且还可提高力学性能、铸造性能等,表面改性,-,形成表面层，不但可以提高高温抗氧化性能，而且还可增加,耐腐蚀性、耐磨性以及装饰性等,Al,Ca,Be,稀土,气相沉积,离子注入,激光改性,电镀与化学镀,化学转化膜,阳极氧化,Ca对镁氧化行为影响,Ca,对燃点的影响,表面氧化膜结构,存在的问题,表面生成,CaO+MgO,的致密结构,Ca,的含量不能太高，否则会导致,晶间化合物形成网状分布，增大,镁合金的脆性,Sakamoto,、,B-S You,、,黄晓峰等,Ca对镁氧化行为影响,Be,含量与燃点的关系,表面氧化膜结构,存在的问题,Burns,、,Foerster,、,曾小勤等,双层或多层结构，,BeO+MgO,为致密层。,Be,的含量应比较低（,0.01%,0.125%),，目前可实现无保护的镁合金熔炼,Be,有剧毒、会造成环境污染，且含量过高,时会导致晶粒粗大、增加合金的热裂倾向,，降低合金的力学性能,稀土,N.V.R. Kumar, B.S.,You, T. Spassov,等,稀土元素的优点,提高抗氧化的原因,存在的问题,在过渡族金属的固溶度极低,但能,形成金属间化合物,原子半径大,可填补金属及晶粒新,相的表面缺陷,阻碍晶粒的长大,形成的表面膜层有利于提高合金,的耐腐蚀,抗氧化等性能,促进致密、完成氧化膜的形成,对合金初期氧化动力学的影响,对氧化膜生长的影响,对氧化膜抗剥落性能的影响,关于镁合金高温氧化研究较少,相应氧化性能和机理,?,阻燃镁合金燃点测试,（,a,）燃点试验（,b,）燃点试验结果,普通镁合金氧化燃烧（,650,）阻燃镁合金液面平静（,750,）,阻燃镁合金熔炼,AZ91D,阻燃镁合金,氧化膜形貌,截面形貌成分分析,Martrix,Oxide,Mounting,(a)AZBR1,合金氧化膜二次电子像,(b)O,扫描图,(c)Mg,扫描图,(d)Ce,扫描图,俄歇电子能谱分析,CX为元素 的相对原子浓度， 表示在俄歇电子能谱曲线上 元素峰值到峰值的强度（P-P值）， 为元素 的相对灵敏度因子。,热力学分析及氧化模型,阻燃镁合金氧化动力学,离子注入,AZ31,镁合金,等温氧化,钇,铈,钽,注入非平衡,层分析,XRD,、,SEM,、,AES,、,XPS,等,离子注入表面效应,氧化膜结构,成分等分析,氧化动,力学规律,氧化热力学,分析,分析氧化机理,建立氧化模型,王雪敏：离子注入镁合金高温氧化行为研究,MgY,合金的高温氧化动力学规律,MgY,合金在不同温度下的氧化动力学关系：,(a) Y=0.82 wt.%, (b) Y=1.09 wt.%, (c) Y=4.31 wt.%, (d) Y=25.00 wt.%,；,(1) 450, (2) 500, (3) 550, (4) 600,MgY,合金的高温氧化动力学规律,表,1-1 MgY,合金的氧化速度常数,(mg,2,/cm,4,s),(mg/(cm,2,s),MgY,合金的高温氧化动力学规律,Y,的含量和氧化温度是影响,MgY,合金高温氧化性能的重要因素。,Y,都存在一临界值（,Yc,）：高于,Yc,时，氧化动力学关系为抛物线规律；低于,Yc,时，氧化动力学关系仍为线性规律。,1.09 wt.%Yc4.31 wt.%,后，能形成连续、致密的氧化膜,五、实验结果,-,稀土合金化,1,、,MgY,合金,Y,能优先于,Mg,生成,Y,2,O,3,(6),、热力学简化模型,(Y=25.00 wt.%),MgY,合金高温氧化的简化模型,=1.035, 1.040, 1.070,MgNd,合金在,500,下的氧化动力学关系：,(1)2.87 wt.%,(2)4.50 wt.%,(3)11.20 wt.%,(4)=25.00 wt.%,MgNd(Nd=25.00 wt.%),合金的氧化动力学关系：,(1) 450, (2) 500, (3) 550, (4) 600,表,1-2 MgNd,合金在,500 ,时的氧化速度常数,Nd content (wt.%),Parabolic rate constant (mg,2,/cm,4,s),2.87,3.7110,-7,4.50,6.6910,-7,11.20,3.2010,-6,25.00,8.1410,-6,表,1-3 MgNd(Nd=25.00 wt.%),合金的氧化速度常数,Oxidation temperature (),Parabolic rate constant (mg,2,/cm,4,s),450,3.9210,-6,500,8.1410,-6,550,2.1010,-5,600,MgNd,合金的高温氧化动力学规律,MgNd(Nd=25.00 wt.%),合金表面氧化物的形貌：,(a) 450 , (b) 500 ,(c) 550 , (d) 600 ,Mg-10Gd-3Y,合金的高温氧化动力学规律,Mg-10Gd-3Y,合金的氧化动力学关系：,(1)450, (2)500, (3)550, (4)600,表,1-4,不同温度下,Mg-10Gd-3Y,合金的氧化速度常数,Oxidation temperature (),Parabolic rate constant (mg,2,/cm,4,s),450,5.0010,-7,500,1.1710,-6,550,1.8510,-6,600,5.4210,-6,Thanks for you attention!,