热浸Al-Zn-Mg镀层显微组织及耐蚀性能的研究
热浸Al-Zn-Mg镀层显微组织及耐蚀性能的研究
热浸镀铝锌镀层因其兼具镀锌的牺牲阳极保护和镀铝的隔离防护的优点,在工业生产中有着广阔的应用前景。在铝锌熔池中添加不同的合金元素,可获得满足不同使用要求的合金镀层。
铝锌熔池中添加镁元素可以大大改善镀层的耐腐蚀性能。至今为止,对铝锌镁合金镀层的研究工作主要集中在低铝含量镀层,镁对高铝含量铝锌镀层的影响则少有研究。
本课题组前期在研究镁对45Al-Zn高铝合金镀层的影响时,发现了周期层状组织,此外,盐雾腐蚀结果表明,镀层的耐蚀性能得到了提高。为深入了解这种周期层状组织,本工作借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、电化学工作站等设备仪器,通过改变热浸镀铝锌镁熔池中的铝和镁含量以及浸镀时间,对镀层中周期层状组织的组织结构、形成条件和耐蚀性能进行了系统研究。
对铝锌镁镀层中典型的周期层状组织进行深入分析后发现,周期层状组织由交替排列的浅灰色FeAl3Znx层和深灰色的(Al+Zn)层构成,此外,在基体与周期层状组织之间还有一层较薄的Fe2Al5Znx层。浸镀时间较短时镀层中不会形成周期层状组织,随着浸镀时间增加达到其形成所需的孕育期,周期层状组织开始形成,然而浸镀时间过长时,周期层状组织开始被液相破坏。
熔池中铝含量在15-25 wt.%之间时,镀层为常见铝锌镁镀层,由靠近基体的铁铝合金层和与之相邻的(Al+Zn)层构成,并没有周期层状组织的出现。当铝含量增加至35 wt.%时,镀层中开始形成了周期层状组织,且随着铝含量增加,周期层状组织形成的孕育期缩短,然而当铝含量过高,周期层状组织反而开始被破坏。 在铝锌熔池中添加镁元素,当铝含量在35-55 wt.%之间时,随着镁含量增加,周期层状组织的孕育期缩短,同样,镁含量超过一定范围时,周期层状组织开始被破坏。对周期层状组织中的FeAl3Znx层和层片对总厚度进行测定分析,分析结果表明FeAl3Znx层随浸镀时间增加呈线性增长,受界面反应控制;层片对总厚度随时间变化先缓慢生长后快速生长。
此外,熔池中铝、镁含量变化同样会对FeAl3Znx层和层片对总厚度产生影响。对镀层总厚度相近的周期层状组织的样品与一般铝锌镁镀层样品进行电化学测试,结果表明周期性层状组织的耐蚀性能较优。
化学成分对Al
化学成分对Al
摘 要：对常用的铸造al-zn-mg系合金通过实验研究和金相分析，分析mg、zn元素及其它元素对合金的组织和性能的影响，为塑料成型模具材料的选材提供了参考依据。只有掌握了每种化学元素对合金组织和性能的影响，以及各元素之间的相互作用，才能制出更加符合要求的al-zn-mg系模具材料，发挥铝合金的最大使用性能。
关键词：al-zn-mg合金；组织；材料性能；分析
近年来，随着工业的高速发展，塑料成型加工量越来越大，在生产中塑料成型模具得到了广泛的运用，并在模具生产中占据了比重较大的地位。铝合金作为一种应用较早的铸造合金，以其力学性能好，加工性能优良，容易加工与制造，具有表面质量高等优点，成为塑料成型模具优先选用的材料。
研究常用元素对铝合金的组织和性能的影响，使塑料成型模具对合金成分在选材时具有规律可循。以目前常用的al-zn-mg系铸造铝合金为研究对象，研究mg、zn等化学元素对铝合金性能和组织的影响。
1 塑料成型模具的性能要求
1.1 具有一定的综合力学性能
塑料成型模具材料同其它模具材料一样，应适应工作要求，要具有一定的强度、硬度、塑性、韧性，和一定的耐磨性，同时在工作过程中要承受高温、侵蚀等恶劣工作条件。
1.2 切削加工性好 塑料模具形状多变，结构复杂，在模具生产过程中不利于切削加工的实施，切削加工成本常占到模具成本2/3以上，为便于加工，降低成本，模具材料要求具有良好切削性和图案蚀刻性。
1.3 材料具有良好的导热性和低的热膨胀系数。
2 化学成分对al-zn-mg系合金组织的影响
2.1 al-zn-mg系铸造铝合金的化学成分
al-zn-mg系铸造铝合金以al元素为主，含有一定的mg、zn元素，少量的cu元素，和微量杂质元素si和fe。
2.2 mg、zn元素的作用
al-zn-mg合金中的zn、mg是主要添加合金元素，作为独立组元存在时， zn和mg在al中的溶解度较高，zn固溶在al基体中，起到固溶强化作用，zn使合金保持适度的耐磨性和润滑性，zn含量过低，合金的耐磨性和抗咬合性能差；zn含量过高时，韧性变差，加大了应力腐蚀的倾向。mg是一种强化元素，有zn、si存在时能提高合金的强度和疲劳强度，但mg作为独立组元存在时，如含量过高，加大了合金的脆性，降低合金的韧性，恶化加工性。从上分析，独立的zn和mg对合金性能的提高作用偏弱，还存在应力腐蚀、易开裂等倾向。
Ag-Zn-Mg-Al 体系925 银合金的性能研究
科技与创新┃ScienceandTechnology&Innovation
·114·2019年第24期
文章编号：2095－6835（2019）24－0114－02
Ag-Zn-Mg-Al体系925银合金的性能研究
邬治平，江涛，赵均辉，钟飞，杨丽
（依波精品（深圳）有限公司，广东深圳518060）
摘要：银的耐腐蚀性较差、硬度较低，可以通过合金化和热处理提升其耐腐蚀性和硬度。采用真空中频感应熔
炼法制备了Ag-Zn-Mg-Al体系925银合金，并对其进行了金相组织分析、耐腐蚀测试、显微维氏硬度测试。925
银合金中，Ag的质量分数为92.5%、Zn的质量分数为4.0%、Mg的质量分数为2.0%、Al的质量分数为1.5%，研
究结果表明，925银合金耐腐蚀性相比传统925银有显著提升，此外，通过适当的冷轧处理能使其硬度高达130HV。关键词：银合金；金相组织；耐腐蚀性能；维氏硬度
中图分类号：TG166文献标识码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2019.24.050
纯银因具有美丽的光泽、稳定的化学性质和收藏观赏价
值，成为世界各国制作首饰、装饰品、银器和餐具的重要材
料[1]。二十多年来中国银饰业一直呈现稳步增长的态势，从2006年至今，中国银饰用银量首次超过泰国、印度等传统
用银大国，现居世界首位。足银由于硬度低、耐腐蚀性能较
差，作为饰品容易磨损、变形、腐蚀变色，影响美观。可以
通过合金化的方式提升银的耐腐蚀性和硬度，最为常见的是925银，又称之为“斯特林银”。“斯特林银”通常含有一定
比例的铜[2-3]，硬度比足银有一定的提升，但耐腐蚀性仍然
较差，难以满足目前的质量要求，因此，需研究调整银合金
的成分来提高其耐腐蚀性能和硬度。银的合金化元素众多，
通常可分为氧活性元素、稀土元素和贵金属元素三类[4]。
本文通过在银中添加锌、镁、铝金属元素制备成Ag-Zn-Mg-Al体系925银合金，以研究其耐腐蚀性能及硬度。
激光定向能量沉积Al-Mg-Sc-Zr修复5083-H112铝合金的组织和性能
第 2 期第 40-49 页材料工程Vol.52Feb. 2024Journal of Materials EngineeringNo.2pp.40-49第 52 卷2024 年 2 月
激光定向能量沉积Al-Mg-Sc-Zr
修复5083-H112铝合金的
组织和性能
Microstructure and properties of repaired 5083-
H112 aluminum alloy by laser direct energy
deposited Al-Mg-Sc-Zr
徐荣1，王文军1，2，祝弘滨3，李瑞迪1*，折洁3，袁铁锤1
（1 中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083；2 浙江力博实业股份有限公司，浙江 绍兴 312000；3 中车工业研究院有限公司，北京100070）XU Rong1，WANG Wenjun1，2，ZHU Hongbin3，LI Ruidi1*，SHE Jie3，YUAN Tiechui1
（1 State Key Laboratory of Powder Metallurgy，Central South University， Changsha 410083，China；2 Zhejiang Libo Industrial Co.，Ltd.，
Shaoxing 312000，Zhejiang，China；3 CRRC Industrial
Academy Co.，Ltd.，Beijing 100070，China）
摘要：激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点，具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验，得到了致密、无缺陷的修复试
样，并对其组织和性能进行研究，探讨了激光修复铝合金的可行性。结果表明，熔合线附近过渡区可划分为修复区、部分熔化区、热影响区和母材。修复区为完全等轴晶，由平均晶粒尺寸为4.95 μm的细晶带和18.34 μm的粗晶区组成。从修复区到部分熔化区再到热影响区的过渡区域，Al元素含量逐渐升高，Mg元素含量逐渐下降，硬度逐渐下降，修复后母材未被软化。由于激光增材制造技术的快速凝固，在熔合线附近的细晶带有较大的应力集中，由于较小的热输入在部分熔化区、热影响区的残余应力较小。修复试样的屈服强度为（152±2） MPa，为母材的89.4%；抗拉强度为（305±5） MPa，为母材抗拉强度的100%；伸长率为（15.5±0.5）%，为母材的85.2%；断裂发生在强度较弱的母材。高性能的激光修复铝合金是可实现的，具有广泛的应用前景。关键词：5083-H112；激光定向能量沉积；激光修复铝合金；过渡区；显微组织；拉伸性能doi： 10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000185
211114964_典型汽车用镀锌板耐腐蚀性能研究
第52卷 第4期 表面技术 2023年4月 SURFACE TECHNOLOGY ·295·
收稿日期：2022–01–26；修订日期：2022–07–04 Received：2022-01-26；Revised：2022-07-04 作者简介：黎敏（1989—），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为腐蚀与涂装。 Biography：LI Min (1989-), Male, Master, Senior engineer, Research focus: corrosion and painting. 引文格式：黎敏, 董妮妮, 潘明, 等. 典型汽车用镀锌板耐腐蚀性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(4): 295-303. LI Min, DONG Ni-ni, PAN Ming, et al. Corrosion Resistance of Typical Galvanized Plate for Automobile[J]. Surface Technology, 2023, 52(4): 295-303. 典型汽车用镀锌板耐腐蚀性能研究
黎敏1，董妮妮2，潘明2，王保勇2，王长成2，邵蓉1，刘武华2，刘永壮1
（1.首钢集团有限公司技术研究院，北京 100041；
2.首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）
摘要：目的 汽车用镀锌板电泳漆膜遭到破坏后的耐膜下扩蚀性能。方法 采用SEM、GDS、XPS、电化学
工作站研究了3种典型镀锌板GA、GI、ZM的镀层结构。采用循环盐雾试验、大气暴露试验研究了电泳前
3种镀锌板的耐腐蚀性。采用循环盐雾试验研究了3种镀锌板电泳后的耐腐蚀性能。结果 GI板和ZM板表
面光滑平整，仅可见部分光整坑，表面存在较多Al的氧化物，ZM板表面存在较多Mg的氧化物，GA板镀
层含有10%左右的Fe，表面由于含有ζ相和δ相，小孔洞较多。涂装前ZM耐腐蚀性优于GI和GA材料。
zn al mg腐蚀电位
zn al mg腐蚀电位
锌（Zn）、铝（Al）和镁（Mg）都是常见的金属元素，它们在化学反应中都具有不同的腐蚀电位。腐蚀电位是指金属在特定环境中开始发生腐蚀的电位。在标准条件下，锌的腐蚀电位约为-0.76V，铝的腐蚀电位约为-0.95V，镁的腐蚀电位约为-2.37V。
这些数值表明，在相同的环境中，镁的腐蚀电位最低，因此在相同条件下，镁更容易发生腐蚀。而锌和铝的腐蚀电位相对较高，因此它们在相同条件下相对不容易发生腐蚀。
需要注意的是，腐蚀电位受到环境条件的影响，例如溶液的酸度、氧含量、温度等因素都会对金属的腐蚀行为产生影响。因此，在实际应用中，需要综合考虑金属的腐蚀电位以及环境因素来评估金属的腐蚀性能。
总的来说，锌、铝和镁的腐蚀电位数值表明它们在不同环境条件下的腐蚀行为，但在实际应用中需要综合考虑多种因素来评估金属的腐蚀性能。
Sc元素对新型高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和焊接性能的影响
Sc元素对新型高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和焊接性能的影响
Sc元素对新型高合金化Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织和焊接性能的影响
摘要：以Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金为基础，添加不同浓度的Sc元素，通过金相组织分析、扫描电镜观察、力学性能测试等方法，研究Sc元素对合金组织和焊接性能的影响。结果发现，添加适量的Sc元素可显著细化合金晶粒和强化固溶体，同时促进析出相的形成和分布，提高合金的耐蚀性和疲劳性能。在焊接方面，添加Sc元素可有效改善焊接接头的强度和塑性，减少焊缝裂纹的出现，并提高热影响区的组织稳定性和耐蚀性。本研究为挖掘Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc高性能合金的应用潜力提供了理论和实验基础。
关键词：Sc元素；Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金；金相组织；焊接性能；耐蚀性能；疲劳性
Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金是一种新型高强度、耐腐蚀性能优异的铝合金材料，在航空、汽车、高速列车等领域有着广泛的应用。然而，随着应用需求的增加，合金的性能和加工性能的要求也越来越高。为了进一步提高合金的性能和加工性能，研究人员引入Sc元素进行合金化改性。
本研究以Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金为基础材料，分别添加0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%的Sc元素，制备不同浓度的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Sc合金材料。通过金相组织分析发现，添加Sc元素后，合金晶粒显著细化，且呈现出更均匀的分布；同时，固溶体显著强化，析出相也得到了增强和晶界相互作用，这有利于提高合金的机械性能以及疲劳性能。
进一步的扫描电镜观察表明，在添加适宜量的Sc元素后，合金中析出相的尺寸和形状得到了更好的掌控，有利于合金的强化作用。疲劳寿命测试结果表明，添加Sc元素后，合金的疲劳极限得到了提高，具有更好的耐久性能。此外，涂覆保护膜后的合金在腐蚀介质中表现出优异的耐蚀性。
在焊接性能方面，添加Sc元素能有效降低焊接接头的延展性，从而减少焊缝裂纹的出现。同时，添加适量的Sc元素还能促进焊缝区域的析出相，改善焊接接头的强度和塑性，且焊后变形比较小。同时，涂上保护膜后的焊接接头在腐蚀介质中也表现出了更高的耐蚀性能。
SD材料说明
Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si 合金镀层钢板“Superdyma”介绍
新日铁开发的 Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si 合金镀层钢板名为“Super Dyma”，通过实验室内加速腐蚀试验机大气暴晒试验证明其具有优异的耐蚀性，涂漆性及耐黑变性。
1、研制时间：
热浸镀锌 锌+5%铝 锌+55%铝 锌+11%铝+3%镁+0.2硅
2、SD平面部防腐机制：
200× 1000×
5000× 10000×
图1 SD板表面形貌SEM观察
SD镀层表面存在3种典型的形貌相：共晶相、针状相和块状相组。共晶相占据了镀层表面的绝大部分面积。SD镀层表面物相组成主要是Zn、Al、MgZn2三种，富铝相主要是粒状、柱状组织组成的树枝晶，共晶相为Zn和MgZn2的共晶，共晶相之外还存在一些富Zn相。
结论：合金镀层的相互影响导致材料的耐腐蚀能力大大加强。
3、SD板断面处的防腐机制
1000× 5000×
由于 Mg 元素的存在，使合金镀层明显细化，使镀层结构致密。而它们的断面则是由枝晶状组织和合金层组成。枝晶状分布于镀层的整个截面上，合金层比较薄，约 1μm 左右。
结论：合金镀层结构致密，切口断面腐蚀不会持续发展，这就是SD板俗称的“切口自愈和能力”。
4、SD板耐划伤性以及划伤处耐腐蚀能力
1 2 3
原板
9
循环
18循环
30循环
42循环
63循环
78循环
93循环
108循环
镀层附着量K18 SD镀层钢板的试样在一个中性盐雾湿热箱内进行试验。试样预先进行深而宽划痕试验，短边用树脂进行封边，长边裸露切边。每组盐雾试验的平行样片数为3个。实验结果可知，SD镀层钢板，平面部的防锈性能优良，端表面部的防锈性能也异常优异，108循环总计864小时中性湿热盐雾试验后表面及划痕处都未出现红锈。
医用Zn-1.5Mg合金的组织与性能研究
医用Zn-1.5Mg合金的组织与性能研究
刘小洁;祖国胤;王明好;刘莹
【摘 要】研究了医用Zn-1.5Mg合金的微观组织变化,探讨了其对力学性能的影响.对铸态、均匀化处理和轧制态Zn-1.5Mg合金的微观组织进行了表征,分析了合金的相组成.选取变形量为49%和73%的轧制态Zn-1.5Mg合金,在模拟体液中分别浸泡1、2、4、8、14、22、32天,统计了腐蚀速率的变化.结果表明:铸态Zn-1.5Mg合金的相组成主要为η-Zn相、Mg2Zn11相和MgZn2相,均匀化处理后MgZn2相消失.铸态Zn-1.5Mg合金均匀化后共晶组织的片层状形貌消失,显微组织变得更加均匀.经总压下量73%轧制变形后,枝晶细化.轧制后的浸泡实验显示,样品浸泡4天后腐蚀速率基本保持在0.2 mm/a左右,电化学实验显示两种轧态试样腐蚀电压在-0.9V左右.%The phase selection and microstructure evolution of
the biodegradable Zn-1.5Mg alloy were studied. The microstructures as
cast condition, after homogenization treatment and in the rolling state of
Zn-1.5Mg alloy were characterized,taken the Zn -1.5Mg rolling alloys of
the deformation radios being 49%, 73% immersed in the simulated body
fluid(SBF) for 1,2,4,8,14,22,32 days, the corrosion rate data were recorded.
The results showed that the phase composition of Zn-1.5Mg alloy under as
7050-T7651_铝合金厚板显微组织及力学性能不均匀性
7050-T7651铝合金厚板显微组织及
力学性能不均匀性
王经涛1,2*, 孙 宁1,2, 黄同瑊1, 程志远1,2, 郭富安1,2, 郭丰佳1,2
（1．山东南山铝业股份有限公司 国家铝合金压力加工工程技术研究中心，山东 龙口 265713；2．山东南山科学技术研究院有限公司 ，山东 龙口 265713）
摘要：采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和力学拉伸试验机，研究160 mm 7050-T7651铝合金特厚板不同厚度位置的金相组织、晶粒取向、织构类型、时效纳米析出相分布以及力学性能的差异。结果表明：从板材表层到心部，组织中的第二相粒子含量降低，但尺寸增加；板材表层以小角度晶界亚结构组织为主，小角度晶界比例在79%～85%之间，而板材心部小角度晶界的比例为58%左右，相比于板材表层小角度晶界比例降低了26.6%～31.8%；板材表层以{001}＜110＞剪切织构为主，占比为3.64%，并随厚度增加，变形织构组分含量逐渐增多；板材厚度方向力学性能呈现出沿厚度表层-心部-表层方向先降低后升高的趋势，且力学性能最优位置均为板材表层位置。关键词：7050-T7651铝合金厚板；显微组织；织构；力学性能；不均匀性doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000008中图分类号：TG146.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)04-0076-10
Inhomogeneity of microstructure and mechanical properties
of 7050-T7651 aluminum alloy thick plate
WANG Jingtao1,2*, SUN Ning1,2, HUANG Tongjian1, CHENG Zhiyuan1,2,
GUO Fuan1,2, GUO Fengjia1,2
（1. National Engineering Research Center for Plastic Working of Aluminium Alloys, Shandong Nanshan Aluminium Co., Ltd. ,Longkou 265713，Shandong， China；2. Shandong Nanshan Academy of Science and Technology Co., Ltd. , Longkou 265713，Shandong， China）
Al-Mg-Zn三元合金表面张力的估算
Al-Mg-Zn三元合金表面张力的估算
周艾琳; 杨志良; 史航; 李竹; 吴连得; 吴广新; 张捷宇
【期刊名称】《《上海大学学报（自然科学版）》》
【年(卷),期】2019(025)004
【总页数】10页(P462-471)
【关键词】Al-Mg-Zn三元合金; 表面张力; Chou模型; Butler方程
【作 者】周艾琳; 杨志良; 史航; 李竹; 吴连得; 吴广新; 张捷宇
【作者单位】上海大学材料科学与工程学院 上海200444; 河北工程大学材料科学与工程学院 河北邯郸056038
【正文语种】中 文
【中图分类】TG146.2
液态金属及合金的表面张力是材料和工程研究中重要的热物性基础数据之一. 表面张力与许多冶金现象或过程都有密切的关系, 如热浸镀、铸造、钎焊、烧结、区域熔炼以及纤维相形成等[1]. 液态金属及合金表面张力的测量方法主要有悬滴法、静滴法、电磁悬浮法和振动液滴法等[2]. 但对于高温下的液态金属, 由于测量表面张力的实验过程难度大、耗时长、花费高,导致许多相关数据缺乏, 因此利用理论模型对液态金属及合金的表面张力进行计算和预测是十分必要的.
国内外研究人员运用理论模型对多元合金体系的表面张力进行了研究. Butler[3]将表面张力与热力学性质联系起来, 所建立的Butler 方程是被广泛运用的计算表面张力的模型之一. Tanaka 等[4]利用计算相图的溶液热力学数据库, 结合Butler 方程计算了二元合金、熔盐以及氧化物的表面张力. Novakovic 等[5]运用Butler 方程计算了Al-Ti 合金的表面张力.Kaptay[6]将Butler 方程应用拓展到晶界上, 研究了体相成分、温度、压力等对晶界偏析现象的影响. Wu等[7]结合Butler 方程、Miedema 模型以及Chou 模型, 研究了Sn 基无Pb 焊料合金二元体系和三元体系的表面张力. Arutyunyan 等[8]利用Butler 方程预测了CaO-Al2O3-CaF2熔渣体系的表面张力. Yan 等[9]运用人工神经网络的方法预测了液态单质金属的表面张力,