《影响镁合金氧化性外文翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《影响镁合金氧化性外文翻译（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、影响镁合金氧化性的因素Frank Czerwinski本课题通过热重分析法和显微镜分析影响镁合金氧化性的因素。提出了保护和非保护氧化物形态的增长机制。引言镁在重量，铸造，切削加工方面的优势，再加上易于回收再利用，刺激了消耗量年增长10-15%。虽然大多数镁合金应用在室温环境下，在制造的各个阶段，包括热处理，焊接，铸造，半固态加工合金与氧化性介质中的高温和有害接触。因此，发生改变化学成分和减少表面层的结构特性的不良影响，表层通过事先预热达到触变铸造和触变退化，必须清除。不仅造成物质损失，而且也有助于使钢坯温度降低，对于进一步型腔填充很重要。同样，半固态注射成型过程中需要特别注意的是，镁合金芯片表
2、面高度发达的地区，作为原料使用系统容易氧化为了评估镁合金的氧化行为，进行了一项研究，使用了Mg-9Al-1Zn的组成。在固体和半固体状态的温度下，相关反应产物用显微镜和X射线衍射技术检测。由于镁合金的独特优异性能，以及国际市场上镁价格的下降，使得镁合金的应用领域进一步扩大。镁合金不仅在轿车工业中的应用进一步扩大，而且电子工业尤其是通讯业的飞速发展，对电子器材的薄壁轻量化提出了更高的要求，给镁合金的发展带来了巨大契机。下面主要介绍一下镁合金在轿车工业和电子工业中的应用情况。在汽车工业中，镁合金的应用虽然没有像在航空航天领域中应用那样成熟，最近 10年来却得到了很大的发展。石油危机的暴发对轿车工业
3、节省能耗提出了更高要求，使得厂商不得不通过降低轿车自重达到减少对汽油的消耗；同时，使用镁合金零部件降低了汽车启动和行驶重量，使汽车驾驶起来更灵活舒适，具有更好地加速和减速性能。因此， 大量的镁合金汽车零部件被生产出来替代钢和铝合金零部件。德国大众汽车公司是最早在轿车上大规模应用镁合金的汽车公司，曾在其甲壳虫车上用38万吨镁合金，后来用量有所下降。但最近却出现了转机，各汽车公司纷纷用镁合金生产轿车零部件。美国福特公司、通用公司和克莱斯勒三大汽车制造公司，用镁合金制造离合器壳体、转向柱架、进气歧管及照明夹持器等汽车零部件。与1992年相比，1996年上述汽车公司在汽车上采用镁合金零件的数量增加了1
4、倍，福特公司单车采用了30个铸件，通用公司采用45个，克莱斯勒公司采用20个。美国福特公司2000时将在每台轿车上使用103kg镁合金，可以降低重量45%（由1886kg降至103kg，即减重85kg），这是一个十分可观的数量。电子工业是当今发展最为迅速的行业，也是新兴的镁合金应用领域。由于数字化技术的发展，各类数字化电子产品不断出现，电子器件高度集成化和小型化，出现了大量便携式电子器材，如手体电话、便携式电脑和小型摄录像机等。电子工业中对镁合金的增长需求缘于镁合金在减轻重量、大的刚度和具有良好的薄壁铸造性能等方面的优点； 同时，其热导性好、热稳性高、电磁屏蔽特性好、阻尼性能好和可回用性等镁材
5、料特性， 这也是电子行业将目光投向镁合金的重要原因。氧化物生长动力学和表面形貌铸态Mg-9Al-1Zn在空气中的固体和半固体状态的温度，热重研究发现合金的重量随时间变化的复杂性。明确定义最初的反应的的阶段，一个短暂的氧化加速阶段。（图1）。 测试合金在197C时其重量不增加的时段长达10小时。从明亮的金属磨砂中灰色的表面颜色的变化显示宏观均匀的氧化层的形成。在437C时的测量结果显示约30分钟后氧化层加速增重。反应温度增加超过437C时对曝光时间的影响很大。最初时间的孵化期后，宏观的均匀氧化前是不稳定的，结节性生长被激活。温度升高至472C后基本上改变了热重曲线，表现出迅速崛起的短暂阶段。在温
6、度超过472，结节性增长是占主导地位的氧化机理和后1小时暴露在497C，结节成一个连续的层，覆盖整个合金表面凝聚。一个进一步增加的阶段在空气温度高于507C时使得合金容易发生点火。孵化时间前点火在567C，持续10分钟之间到 15分钟。通常情况下，同时在样品表面几个点发生点火。宏观尺度上，燃烧的产品在同质化的颜色和形态方面产生超过了反应面积，分布不均匀燃烧产生的热量，合金的相组成的影响 普遍认为紧凑的MgO薄膜的生长是由固态扩散控制，通过附着的氧化/气界面与氧气反应的地区。因此，缺乏方便快速镁运输路径，如发现其他结晶氧化物，执行晶格扩散可以高度保护的行为是一种可能的解释。由于MgO的晶格内的扩
7、散在400C，值是低于2.2410-18平方米/ s的理由可以忽略不计的体重增加。正如在早期的研究中，由皮林和博德沃斯提出，镁的体积比表示为0.81，由于中密度氧化物和金属之间的差异较大，规模不应该形成一个紧凑层。观测表明，没有系统剥落的范围氧化物薄膜，它具有高度保护的能力。可能是薄MgO薄膜上的压力基本上是两维系统运行的内在力量，并可以承受的拉应力必需适应尺寸的金属氧化物。破裂发生后，超过某一临界厚度金属系统以前。除了统一的氧化物增厚，表面合金层也经历了形态变化。镁离子向外扩散，导致外来空缺通量在金属/氧化物界面，不仅作为镁蒸汽的运输渠道变成空洞，也形成局部应力竖管开裂。无保护氧化 - 线性
8、在合金表面氧化脊的形态（图2a）取代初始阶段结构的非均匀分布，并没有显示出明显的联系与基本功能。这种类型的结构表示在新鲜氧化物/金属界面上的内氧化和外表面的氧化物。普遍认为，通过缝隙向内输送氧气的氧气反应在金属裂纹的墙壁和脊向外生长，形成形态。这些过程对整体规模内物质运输的依赖程度由刚形成的氧化物的愈合速度决定。厚的氧化镁尺度的增长是线性反应。在一般情况下，这种类型的无保护氧化规模的厚度不敏感，假设氧气可以很容易地渗透到金属表面， Mg-9Al-1Zn合金的热重测量显示，纯粹的线性氧化是只适用于一定范围内的温度，然后发生氧化率有效。无保护的氧化加速反应 热动力学和微观的关系表明，加速氧化与氧化
9、物结节性（图2b）的增长有关。结节性生长阶段的不均匀性被激活，特别是所形成的金属液体岛屿会增加马格纳蒸发的发生。在恒定速率的潜伏期后，镁通过升华/蒸发/扩散后，形成在较高的温度,浓度梯度下的氧化膜。然而更重要的是如果紧凑型的氧化薄膜断裂，从金属表面的多孔层蒸发。对铝镁合金来说，在500C时蒸发和扩散率之间的差异常数是三个数量级以上的。高于437C时，马格纳蒸发率非常之高，蒸汽不仅饱和毛孔内的结节，也达到了结核/氧气接口，在那里形成了一个连续的薄膜。有人怀疑，这样的高蒸发率，可以与白炽灯中释放气体氧化镁的速率相媲美。在MgO不同的生长阶段，持续的开放结节增长的镁蒸气通过空隙与氧气反应，形成菜花状
10、形态的产物。其它地方所详细描述的是基于金属颗粒情况下镁蒸气与氧气反应产生规模气孔后接合结节形成连续层。应当注意到，贫镁的选择性氧化是合金中的镁（即，富铝），作为移动向内部填补空间所消耗的金属氧化物。所以温度超过472C时加速氧化会产生较厚的鳞片，反过来，增加暴露于氧气的金属表面面积内的蒸汽凝结的空隙和裂缝数量，从而增加了蒸发表面积，造成选择性氧化的合金中锯齿状接口之间的氧化物和金属的氧化速率的进一步增加。结论 Mg-9Al-1Zn合金的氧化机制是复杂的过程，在那里结构性变化基材都伴随着几面的反应。保护性氧化膜生长各向异性在基板的微观结构特征和厚度略有温度依赖。对于较长时间和较高的温度，由于应力
11、的产生和开裂氧化物失去其防护性能,形态转化为下面的线性反应生长的氧化层山脊。 加速的无保护氧化可由氧化物结节的生长和合并表现出来，随后转化为规模性的结构松散。镁合金氧化行为的知识允许我们通过控制加工条件防止其退化。参考文献1. G. Song, A. Atrens, and M. Dargusch, Corros. Sci.,41 (1999), p. 249.2. T.E. Leontis and F.N. Rhines, Trans. Amer. Inst.Mining Met. Engrs., 166 (1946), p. 265.3. R.A. Hine and R.D. Gumins
12、ki, J. Inst. Met., 89(1960), p. 417.4. C. Lea and C. Molinari, J. Mater. Sci., 19 (1984),p. 2336.5. N.B. Pilling and R.E. Bedworth, J. Inst. Metals,28 (1923), p. 534.6. F. Czerwinski, Electrochimica Acta, 44 (1998),p. 667.7. F. Czerwinski, Acta Mater., 50 (2002), p. 2639.8. F. Czerwinski, Corrosion Science, 46 (2004),p. 377.
