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结合内蒙古丰富的稀土资源优势,本文选择铈(Ce)和钇(Y)分别作为轻稀土和重稀土的代表,以目前使用广泛的AZ91D镁合金作为研究对象,研究了不同含量的稀土元素对AZ91D镁合金显微组织、力学性能及耐蚀性的影响。本文着重研究了含稀土镁合金在不同浓度腐蚀介质中的腐蚀行为,并分析了稀土对合金耐蚀性的影响机理。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试手段观察分析了稀土元素对合金组织及相组成的影响。结果表明:稀土Ce或Y的加入能明显细化合金组织,使连续半连续的网状β相逐渐断开,弥散分布在晶界上,并在晶界上出现弥散分布的针状的Al4Ce化合物或粒状的Al2Y化合物。当向合金中加入0.69%Ce或0.88%Y时,合金的细化效果最明显。对合金进行了室温力学性能测试。结果表明:Ce或Y的加入明显地改善了合金的综合力学性能,当向合金中加入0.69%Ce或0.88%Y时,合金的综合力学性能达到此范围的最佳值。加入0.69%Ce的合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率及硬度分别比AZ91D合金提高了15.8%、8.7%、140%及15.7%,而加入0.88%Y的合金相应提高了15.7%、16%、3.5%、185%及5.1%。通过分析确定了稀土Ce和Y对合金力学性能的作用。其一,合金组织的细化起到细晶强化作用;其二,形成的Al4Ce和Al2Y化合物以及细化的网状β相弥散分布于晶界上起到第二相强化作用;其三,Y在Mg中的大量固溶起到固溶强化作用。利用盐雾法和电化学法、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射仪等分析研究了含Ce或Y的AZ91D镁合金在NaCl溶液中的腐蚀规律和腐蚀机理。结果表明:Ce或Y的加入明显改善合金的耐蚀性,使合金腐蚀速度明显降低,腐蚀电流密度明显减小,容抗弧半径明显增大。当分别向合金中加入0.69%Ce和1.28%Y后,合金的耐蚀性在此范围内达到最佳。合金的腐蚀产物主要是Mg(OH)2和MgO。腐蚀形貌表现为点蚀,且腐蚀从晶粒内部向晶界扩散。腐蚀产物膜疏松多孔,且较厚的腐蚀产物膜发生了皲裂。其中,AZ91D合金的腐蚀点较多且腐蚀产物堆积严重。而加入Ce和Y后,腐蚀点明显减少并减小。通过分析确定了稀土Ce和Y对合金耐蚀性的作用。其一,合金组织的细化有利于合金耐蚀性的提高,因为网状的β相变的细小并弥散分布于晶界上,有效的阻止了腐蚀的进一步扩展;其二,Al4Ce和Al2Y化合物的形成降低了固溶体中的Al元素。α晶粒内外Al浓度偏析程度的降低,利于提高合金的耐蚀性;其三,Al4Ce和Al2Y化合物表面上形成的连续的钝化膜和β相表面上形成的钝化膜共同阻碍了腐蚀的扩展。综合考虑稀土元素Ce或Y对AZ91D镁合金力学性能及耐蚀性的影响,得出,同时具有良好的力学性能和耐蚀性的镁合金的成分为:AZ91D-0.69%Ce和AZ91D-1.28%Y。