文档介绍：上海交通大学
博士学位论文
阻燃镁合金及其阻燃机理研究
姓名:曾小勤
申请学位级别:博士
专业:材料加工
指导教师:丁文江
阻燃镁合金及其阻燃机理研究本博士论文针对镁合金熔炼保护方法存在的缺陷,采用金垒坐的方法,开展摘要竞辖鹁哂忻芏刃⒈惹慷群捅雀斩雀摺⒆枘嵝阅芎靡约暗绱牌帘蔚扔诺悖近年来成为汽车和电子行业的重要轻质材料。镁合金在熔炼过程中容易发生剧烈了初步的探讨。玫揭韵轮饕Q芯拷峁的氧化燃烧,在工业生产中通常采用熔剂或者气体保护的方法进行熔炼。但是,这两种方法存在着污染环境、腐蚀设备和恶化合金性能等缺点,严重的阻碍了镁阻燃镁合金的研究。通过改变镁合金熔体表面氧化膜的结构,提高了镁合金的燃点温度;同时在合金中添加稀土元素来提高阻燃镁合金的力学性能,获得能够直接在大气中熔炼的且具有良好力学性能的新型阻燃镁合金。此外,采用等分析手段对阻燃镁合金熔体的表面氧化膜的微观形貌、结构和深度元素分布等进行了系统研究,发现了阻燃合金表面氧化膜的致密、复合和分层结构特点。同时,结合金属高温氧化理论,对阻燃镁合金氧化热力学和和氧化动力学机制进行了实验和理论上的分析和探讨,得出阻燃镁合金表面氧化膜遵循抛物线生长规律的结论。阻燃镁合金工业化生产试验结果表明,这种合金具有良好的力学性能、压铸性能和切削加工性能,能够实现生产条件下的无保护熔炼和压铸生产。采用阻燃镁合金开发的手机、陀斩憷淄饪蔷竦贸晒Γ允影响,获得了阻燃性能和力学性能均较好的阻燃镁合金成分,并对阻燃机理进行一、阻燃性首先,在母合金中添加、和,得到了、和四个系列的合金,结合实际熔炼ㄐ和燃点试验,研究了镁合金的阻燃性能。结果表明:①在没有保护的条件下,舍金在熔炼过程中极易发生氧化燃烧,其燃点温度约为贐芄幌灾岣呙竞辖鸬淖燃性能,在镁合金中单独添加%的之后,合金具有很好的阻燃性能,在。露认履芄恢苯釉诖笃腥哿抖换岱⑸忌眨嫉阄露忍岣吡嗽,③也能够显著提高合金的燃点温度,但会加快燃点的燃烧速度,④同时添加和也能获得具有较好阻燃性能的镁合金,虯合金燃点温度就分别达到婧℃以上。合金的扩大应用。十了阻燃镁合金的良好应用前景。论文选用、和几种元素,考察它们对合金阻燃性能和力学性能的二、力学性能\~
在阻燃性能研究的基础上,系统的考察了以上合金系列的组织和力学性能,寻找阻燃性能和力学性能最优的阻燃镁合金成分。研究表明,在合金中添加少量的就会导致合金晶粒尺寸增大,并且使长条状的边角圆整化并里圆形卵石状析出,合金力学性能下降。将加入镁合金之后会形成新的相,并随着含量的增加趋向于在晶界上呈网状分布,割裂了基体,使合金脆性增加,强度下降,但高温力学性能尤其是屈服强度会有所提高。者星形的稀土化合物笰合金获得较好的力学性能。在合添加量大于ヒ院螅珹和共晶倾向于在晶粒周围成网状分布,在对阻燃性能、组织和力学性能全面综合研究的基础上,得到具有最优阻燃三、阻燃机理研究的表面氧化膜形态进行了观察,然后采用湎哐苌湟对氧化膜成分构,因此空气中的氧可以通过绒毛间缝隙进入合金基体,导致持续氧化。在面结构较为致密。氧化膜的表面形态所表明的保护效果同熔炼试验所表现的阻燃采用俄歇电子能谱技术匝趸さ脑K刈槌山蟹治觯辈捎秒吉布斯自由能△阮胙趸痰募2妓棺杂赡堋鱃值更负,具有更大的氧亲和膜/金属界面镁浓度的降低。而铍的相对浓度增加,这样就改变了表层区域氧化的进一步持续氧化。对于虯盗泻辖穑琧苁蔷哂凶罡叩难趸畔在合金基础上加入少量的,能够明显细化合金组织,并产生长条形或金中添加能够显著减小晶粒尺寸,少量的添加使力学性能上升,但是性能和力学性能的镁合金为浜辖鸪煞治狹一一一在实验室条件下首次实现了无任何保护措施熔炼镁合金,且阻燃镁合金的基本力学性能同常用压铸镁合金相当。采用扫描电镜訟和竞辖进行物相鉴别。合金氧化膜主要由槌桑浔砻娉氏秩廾词杷山镁合金中添加适量的和/或导致氧化膜中停駽的形成,合金表性能具有良好的对应关系。离子溅射技术对氧化膜进行元素浓度的深度剖析,发现阻燃镁合金表面生成由多种元素氧化形成的复合氧化膜,且具有分层结构,合金表面氧化膜由外向内按照、乃承蛏ぁ实际熔炼条件下的热力学计算表明,镁合金表面氧化膜的分层结构与氧化过程中热力学条件的变化过程有关。对于虯盗泻辖穑跗诿狙趸力,因此镁优先于铍氧化,形成庋趸恪M獠鉓的生成导致了氧化热力学条件,使得内层氧化铍可以通过置换反应和内氧化形成,阻止了合金熔体顺序,因此合金表面氧化顺序依次为和直鸲杂ν獠恪⒅屑合金强度下降。
蛔在治龊腿攘ρЪ扑愕幕∩希⒘讼喙睾辖鸬难趸攘ρЪ蚧型来描述其氧化过程。根据辖鹧趸攘ρP停紫确⑸镜难趸之后由于热力学条件变化导致内层纳伞生成的主要途径为置换反应,也有部分可以通过铍的内氧化过程生成。内层氧化铍的生成,减少了离子的分为初期氧化和后期氧化两个阶段