Sc、Zr对Al-Mn-Fe-Si合金组织及耐腐蚀性的研究

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本论文在铝锰合金的基础上添加Sc和Zr合金元素,设计了三种不同含量Sc、Zr的铝锰系合金:1#(Sc:0Wt%,Zr:0Wt%)、2#(Sc:0.15Wt%,Zr:0.05Wt%)、3#(Sc:0.2Wt%,Zr:0.05Wt%)。分别在合金铸态、热挤压和不同热处理条件下对三种合金进行了组织分析,通过腐蚀电化学测试手段(OCP、Tafel、EIS)分析了稀土元素对合金组织和耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:在铸态条件下,随着合金中稀土元素的添加,基体中的共晶组织数量显著增加,主要以短棒状和球状的形式存在,以网状形式分布。随着Sc和Zr含量的增多,晶粒得到了明显的细化,主要是稀土元素抑制了合金的再结晶过程;随着Sc和Zr元素含量的增加,合金的抗腐蚀性能也不断提高;由浸泡腐蚀失重实验表明,合金1#腐蚀失重速率最大,合金3#浸泡腐蚀失重速率最小。由电化学测试可知,合金1#的腐蚀电位最负,合金3#的腐蚀电位最正并且有着较小的腐蚀电流密度和较正的点蚀电位(Epit)。合金3#表现出最优的抗腐蚀性能。合金在热挤压后,晶粒沿着挤压方向拉长。随着Sc和Zr含量的增多,晶粒得到了显著的细化,主要是稀土元素抑制了合金的再结晶过程。通过腐蚀浸泡结果和电化学结果表明,随着稀土元素的增加,挤压合金的耐腐蚀性得到了提高。相比合金铸态下的浸泡腐蚀速率和电化学测试结果而言,挤压合金综合表现出较好的耐腐蚀性能。随着热处理温度的提高,合金的点蚀和晶间腐蚀敏感性增加。由EDS可知,金属间化合物(FeMn)Al6慢慢的发生转变,使合金的抗晶间腐蚀敏感性下降,组织变得不均匀,也促进了点蚀的加剧;并且随着热处理温度的升高,合金有一些Al3Sc第二相在晶界析出,而过量第二相的析出和粗化降低了晶界的结合强度,使合金的强化作用减弱。电化学测试结果表明,合金在不同热处理温度下表现出不一样的耐腐蚀性能,随着热处理温度的升高,合金的抗腐蚀敏感性开始下降,在275℃时保持着较好的抗腐蚀性能。
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