耐热镁合金Mg-14Gd-2.3Zn-Zr的高温氧化行为研究

doi:10.11902/1005.4537.2020.265

中国腐蚀与防护学报

2022, Vol. 42

Issue (1): 73-78 DOI: 10.11902/1005.4537.2020.265

研究报告

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耐热镁合金Mg-14Gd-2.3Zn-Zr的高温氧化行为研究

邵银华¹, 王金龙¹(

), 张伟², 张甲², 李玲¹, 杜汐然¹, 陈明辉¹, 朱圣龙², 王福会¹

^1.沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳 110819
^2.中国科学院金属研究所沈阳 110016

High Temperature Oxidation Behavior of a Heat Resistant Magnesium Alloy Mg-14Gd-2.3Zn-Zr

SHAO Yinhua¹, WANG Jinlong¹(

), ZHANG Wei², ZHANG Jia², LI Ling¹, DU Xiran¹, CHEN Minghui¹, ZHU Shenglong², WANG Fuhui¹

^1.Shenyang National Key Laboratory for Materials Science, Northeastern University, Shenyang 110819, China
^2.Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China

全文: PDF(5225 KB) HTML

摘要:

研究了稀土耐热镁合金Mg-Gd-Zn-Zr在高温环境下的氧化行为，将Mg-14Gd-2.3Zn-Zr合金在200、300和440 ℃三组温度下进行恒温氧化实验，实验周期分别为20 h和50 min。采用X射线衍射仪、扫描电镜、扫描电镜能谱分析对镁合金表面氧化膜的微观形貌以及物相组成进行分析。研究结果显示，镁合金经高温氧化后，氧化膜的主要物相组成为MgO，且随着氧化温度的升高，合金表层Gd的含量逐渐增加。在440 ℃时，氧化膜内层中较为连续致密的Gd₂O₃薄膜阻止了合金中Mg²⁺的进一步消耗，从而提高了镁合金的抗氧化性能。

关键词 ：稀土耐热镁合金, 氧化性能, 氧化膜

Abstract：

The oxidation behavior of a rare earth containing heat-resistant Mg-alloy Mg-14Gd-2.3Zn-Zr was studied in air for 20 h at 200 and 300 ℃, and for 50 min at 440 ℃, respectively. The surface morphology and phase composition of the oxide scales were characterized by means of XRD, SEM and EDS. The results show that the formed oxide scales were mainly composed of MgO. As the oxidation temperature increases, beneath the oxide scale, the Gd content in the surface of the substrate gradually increased. Of particular note is the formation of an intermediate layer of continuous and dense Gd₂O₃ in between the oxide scale and substrate, which can prevent the further consumption of Mg²⁺ in the substrate alloy, thereby increasing the oxidation resistance of the Mg-alloy.

Key words： rare earth heat-resistant magnesium alloy oxidation property oxide film

收稿日期: 2020-12-14

ZTFLH:

TG174

基金资助:国家自然科学基金(51801021);教育部中央高校基本科研业务费(N2102015);工信部项目

通讯作者: 王金龙 E-mail: wangjinlong@mail.neu.edu.cn

Corresponding author: WANG Jinlong E-mail: wangjinlong@mail.neu.edu.cn

作者简介: 邵银华，男，1994年生，硕士生

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引用本文:

邵银华, 王金龙, 张伟, 张甲, 李玲, 杜汐然, 陈明辉, 朱圣龙, 王福会. 耐热镁合金Mg-14Gd-2.3Zn-Zr的高温氧化行为研究[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2022, 42(1): 73-78.
Yinhua SHAO, Jinlong WANG, Wei ZHANG, Jia ZHANG, Ling LI, Xiran DU, Minghui CHEN, Shenglong ZHU, Fuhui WANG. High Temperature Oxidation Behavior of a Heat Resistant Magnesium Alloy Mg-14Gd-2.3Zn-Zr. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2022, 42(1): 73-78.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2020.265 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2022/V42/I1/73

图1 原始态Mg-Gd-Zn-Zr合金的微观形貌

图2 镁合金在200和300 ℃下20 h，440 ℃下50 min的恒温氧化动力学曲线

图3 镁合金在200和300 ℃氧化20 h及440 ℃氧化50 min后的XRD谱

图4 镁合金在200 ℃氧化20 h后的表面与截面形貌和EDS谱

图5 镁合金在300 ℃氧化20 h后的表面与截面形貌和EDS谱

图6 镁合金在440 ℃氧化50 min后的表面与截面形貌和EDS谱

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