鎂陽極中元素的種類及作用是什么?
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2013-05-09
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(1)鋁:鋁是鎂陽極中最常用的合金元素,同時(shí)它也是壓鑄鎂陽極中的主要構(gòu)成元素之一。鋁在固態(tài)鎂中具有較大的固溶度,其極限固溶度為12.7%,但隨著溫度的降低,固溶度迅速減小,在室溫時(shí)固溶度減小為2.0%左右。鋁可明顯改善合金的鑄造性能,提高合金的強(qiáng)度,鋁的質(zhì)址分?jǐn)?shù)達(dá)到6%時(shí),可獲得令人滿意的強(qiáng)度和韌性指標(biāo)。但是在晶界上析出的Mg, 7 Al,:的熱穩(wěn)定性差,會降低合金的抗蠕變性能。在鑄造鎂陽極中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到7%一9%,而在變形鎂陽極中鋁的質(zhì){ft分?jǐn)?shù)一般控制在3%一5%,,
(2)鋅:鋅是鎂陽極中常用的合金元素之一,常與鋁或錯(cuò)、針或稀土元素聯(lián)合使用。鋅在鎂中的固溶度約為6.2%, 其固溶度隨著溫度的降低而顯著減小。鋅可以提高鑄件的抗蠕變性能,但(7.n) >2.5%時(shí)對合金的防腐性能有負(fù)面影響,所以原則上鋅的質(zhì)址分?jǐn)?shù)不超過2.0%。
(3)鈣.鈣可細(xì)化合金組織,在合金中添加鈣可提高合金的蠕變抗力。這是一種成本低廉且可有效地改善合金抗蠕變性能的方法,這主要是因?yàn)锳12Ca替代了MgTA 12,提高了合金的熱穩(wěn)定性。另外,鈣可以作為鎂陽極熔煉及隨后的熱處理過程中的脫氧劑,還可以改善板材的可軋制性,但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過 0.3%將有損于合金的焊接性。
(4)銼.銼是唯一能減輕鎂陽極密度的元素,其在鎂中的固溶度可高達(dá)5.5%,在室溫時(shí)銼的固溶度仍保持較大。銼在鎂陽極中形成的第二相日為體心立方結(jié)構(gòu),使鎂陽極鍛件制品或者出現(xiàn)a+p相,或者出現(xiàn)p相。在合金中添加銼可降低強(qiáng)度,但提高韌性,彈性常數(shù)也有一定程度的改善。
(5)錳:錳可提高鎂陽極的抗拉強(qiáng)度,但降低塑性。在鎂陽極中加人1.5% -2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的錳的目的是改善合金的抗應(yīng)力腐蝕傾向,從而提高合金的耐腐蝕性能和改善合金的焊接性能。錳通常不單獨(dú)使用,經(jīng)常與其他元素一起加人鎂陽極中。例如在含鋁的鎂陽極中加錳,可形成MnA1, MnAI6或 MnAI,化合物,另外還可形成MgFeMn化合物,從而減小了鐵在鎂陽極中的固溶度,提高了鎂陽極的耐熱性。
(6)硅:硅元素可用來改善合金的熱穩(wěn)定性和抗蠕變性,增強(qiáng)熔觸合金的流動(dòng)性,當(dāng)有鐵存在的情況下,可使合金的抗腐蝕能力有所減弱。到目前為止,添加硅的鎂陽極很少,僅有 AS41和AS21。
(7)錯(cuò):錯(cuò)可細(xì)化晶粒,減少熱裂傾向,提高合金的力學(xué)性能和耐熱性能,在鎂陽極中添加0.5%一0.8%(質(zhì)址分?jǐn)?shù))的錯(cuò),其細(xì)化效果最好。錯(cuò)可以添加到含有鋅、針、稀土等元素的鎂陽極中,發(fā)揮良好的細(xì)化作用;而不能添加到含有鋁或錳的鎂陽極中,這是由于錯(cuò)能與鋁或錳形成穩(wěn)定的化合物,顯著地抑制了錯(cuò)的細(xì)化作用,錯(cuò)只有固溶在鎂基體中,才能發(fā)揮出細(xì)化,W,W,粒的效果。另外,錯(cuò)還可以與鎂陽極熔體中的鐵、硅、碳、氮、氧、氫反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物,則錯(cuò)的細(xì)化作用將被顯著削弱。
(8)稀土元素:稀土元素可顯著提高鎂陽極的耐熱性,明顯改善合金的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能,并可細(xì)化晶粒,減少顯微疏松和熱裂傾向,改善鑄造性能和焊接性能,一般無應(yīng)力腐蝕傾向,其耐腐蝕性能不亞于其他鎂陽極。常用的稀土元素有缽(Ce )、斕(La)、鉸(Nd)、錯(cuò)( Pr)、憶(Y),例如憶和鉸能細(xì)化晶粒,通過改變形變機(jī)制(孿生和滑移),改善了合金的韌性。
(9)其他元素:被(Be)的固溶度很小,其抗氧化能力強(qiáng),在鎂陽極熔煉過程中可減少鎂的氧化燒損,其副作用是引起晶粒粗大。銅能提高合金的高溫強(qiáng)度,但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.05%時(shí)將影響合金的耐腐蝕性能。鐵、銅、鎳、鉆這4種元素在鎂中的固溶度都很小,但均是鎂陽極熔煉過程中的有害元素,當(dāng)鐵、鎳或鉆的質(zhì)址分?jǐn)?shù)大于0.005%時(shí),就會大大降低鎂陽極的抗腐蝕能力。