论文部分内容阅读
随着当前社会能源进一步紧张,以及航空航天、汽车、信息等对于金属材料用量巨大的高精尖行业的进一步发展,镁合金作为比强度最高的轻质结构材料,受到了极大的关注。然而,与其他工程结构材料如钢、铝等相比,镁合金仍然存在许多不足,最亟待解决的便是其力学性能和耐蚀性能较差的问题。因此,开发高强度高耐蚀性能的新型镁合金的需要是十分迫切的。根据文献调研和前期研究结果,发现Mg-Sc二元合金具有相对较好的力学性能和耐蚀性能,然而仍具有非常大的改进空间。本课题在前期将多种元素作为第三元添加到Mg-Sc二元体系中,筛选认为Y元素对于合金性能尤其是耐蚀性能的改善较为明显,因此,本文主要讨论在Mg-Sc二元合金中加入Y元素,制备出Mg-5Sc-0.5Y、Mg-5Sc-1Y、Mg-5Sc-2Y、Mg-5Sc-3Y、Mg-5Sc-3.5Y五种成分的Mg-Sc-Y三元合金,并与Mg-5Sc相对比,通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、万能测试机、维氏硬度测试仪、电化学工作站等多种表征手段,研究了Mg-Sc和Mg-Sc-Y合金的微观组织、力学性能和耐蚀性能等,从而讨论了Y的加入对于Mg-Sc二元合金的影响。显微组织结果表明,Y元素的加入使得镁的晶粒细化,且晶粒尺寸随着Y含量的升高而减小。六种成分合金均为单相固溶体,但是Sc和Y元素在合金中分布不均,在胞状组织的突出圆胞处,Sc元素分布较多,为富Sc区;在胞状组织的网状沟槽处,Y和Mg元素分布较多,为富Y区和富Mg区。力学性能结果表明,Y元素的加入使得Mg-Sc二元合金的力学性能提高。随着Y含量的升高,屈服强度从Mg-5Sc的70MPa提升至Mg-5Sc-3.5Y的109MPa;延伸率由Mg-5Sc的9%提升至Mg-5Sc-3Y的15.7%;硬度由Mg-5Sc的46.8HV提升至Mg-5Sc-3.5Y的60.6HV。其中,合金屈服强度的提高主要是细晶强化和固溶强化的作用,通过计算认为,Y元素对于固溶强度的贡献高于Sc元素。耐腐蚀性能结果表明,五种成分的Mg-Sc-Y合金的腐蚀速率均小于Mg-Sc二元合金,其中Mg-5Sc-1Y的腐蚀速率最低且耐腐蚀性能最好。这是由于适量固溶态Y元素的存在提高了基体Mg的电势,并抑制了阴极反应的发生,而且Y在表面膜中存在且倾向于形成更稳定的Y2O3,有利于提升镁表面保护层的致密性,进一步提升镁合金的耐蚀性。