使用SO2/Air/N2气氛作为纯Mg及 AZ91D合金的熔炼保护*

doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00386

金属学报

2014, Vol. 50

Issue (1): 32-40 DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00386

论文

本期目录 | 过刊浏览

使用SO₂/Air/N₂气氛作为纯Mg及 AZ91D合金的熔炼保护^*

王先飞, 熊守美(

)

清华大学材料学院, 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室, 北京 100084

USE OF SO₂/AIR/N₂ COVER GASES FOR THE PROTECTION ON MOLTEN MAGNESIUM AND AZ91D ALLOY

WANG Xianfei, XIONG Shoumei(

)

State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084

引用本文:

王先飞, 熊守美. 使用SO₂/Air/N₂气氛作为纯Mg及 AZ91D合金的熔炼保护^*[J]. 金属学报, 2014, 50(1): 32-40.
Xianfei WANG, Shoumei XIONG. USE OF SO₂/AIR/N₂ COVER GASES FOR THE PROTECTION ON MOLTEN MAGNESIUM AND AZ91D ALLOY[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(1): 32-40.

全文: PDF(762 KB) HTML

摘要:

利用3种实验方法, 研究了SO₂/Air/N₂气氛对纯Mg及AZ91D合金熔体的保护行为, 运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、Auger电子能谱仪(AES)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了形成的表面膜的相组成、微观组织形貌和生长过程, 结合热力学计算讨论了表面膜的生长与保护机理, 并考查了表面膜的稳定性. 研究表明: 在SO₂/Air/N₂气氛中, 保护性表面膜由MgO, MgS和MgSO₄混合组成, MgSO₄是热力学稳定相, 它的形成至关重要. 当采用SO₂/Air/N₂气氛为保护气氛且SO₂含量一定时, Air含量不能过高也不能过低.

关键词 ： Mg, 镁合金, 气体保护, SO₂, 表面膜

Abstract：

Molten magnesium and AZ91D alloy oxidize rapidly during casting process, sulfur dioxide (SO₂) mixed with carrier gases can be used to protect the melt by reacting with the melt to form a coherent protective film on the melt surface. In this work, the films formed in SO₂/Air/N₂ cover gases were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), Auger electron spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the formation process and the protective mechanism of the surface film were also discussed. The results show that the protective film is composed of MgO, MgS and MgSO₄. MgS increases the pilling and bedworth ratio of the surface film and enhances its protective capability. MgSO₄ is the thermodynamically stable phase and its formation is important for the formation of protective film. When SO₂/Air/N₂ cover gases are used to protect the melt and SO₂ content is fixed, air content should be controlled within a certain range.

Key words： magnesium magnesium alloy gas protection SO₂ surface film

收稿日期: 2013-07-08

ZTFLH:

TG146.2

基金资助:*国家自然科学基金项目51275269, 国家科技支撑计划重点项目2011BAE22B02和科技部国际科技合作计划项目 2010DFA72760资助

作者简介: null

王先飞, 男, 1986年生, 博士生

	服务

	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	作者相关文章
	王先飞
	熊守美
44.8K

链接本文:

https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2013.00386 或 https://www.ams.org.cn/CN/Y2014/V50/I1/32

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

[1]	Jafari H, Idris M H, Ourdjini A.Corros Sci, 2011; 53: 655
[2]	Bartos S C. In: Hryn J ed., Magnesium Technology 2001, Warrendale, PA: TMS, 2001: 43
[3]	Ricketts N J, Cashion S P, Bailey R. In: Dahle A ed., Proc 1st Int Light Metals Technology Conference, Brisbane, Australia: CAST, 2003: 275
[4]	Mirak A, Davidson C J, Taylor J A.Corros Sci, 2010; 52: 1992
[5]	Fruehling J W. PhD Dissertation, University of Michigan, America, 1970
[6]	Pettersen G, Øvrelid E, Tranell G, Fenstad J, Gjestland H.Mater Sci Eng, 2002; A332: 285
[7]	Aarstad K. PhD Dissertation, Norwegian Universtity of Science and Technology, Norway, 2004
[8]	Ha W, Kim Y J.J Alloys Compd, 2006; 422: 208
[9]	Argo D, Lefebvre M. In: Kaplan H I ed., Magnesium Technology 2003, San Diego, USA: TMS, 2003: 15
[10]	Schubert W, Gjestland H. In: Kainer K U ed., Magnesium Alloy and Their Applications, Weinheim, Chichester: Wiley, 2000: 761
[11]	Cashion S P. PhD Dissertation, University of Queensland, Australia, 1998
[12]	Cashion S P, Ricketts N J. In: Kaplan H, Hym J, Clow B eds., Magnesium Technology 2000, Warrendale, PA: TMS, 2000: 77
[13]	Moulder J F, Stickle W F, Sobol P E, Bomben K D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie, MN: Perkin-Elmer, 1992: 45, 53
[14]	Ardizzone S, Bianchi C L, Fadoni, M, Vercelli B.Appl Surf Sci, 1997; 119: 253
[15]	Wang X M, Zeng X Q, Zhou Y, Wu G S, Yao S S, Lai Y J.J Alloys Compd, 2008; 460: 368
[16]	Barin J, Knacke O. Thermochemical Properties of Inorganic Substances. Berlin: Springer Verlag, 1973(Suppl): 1977
[17]	Liu M, Shih D S, Parish C, Atrens A.Corros Sci, 2012; 54: 139
[18]	Pilling N B, Bedworth R E.J Inst Met, 1923; 28: 534

[1]	李景仁, 谢东升, 张栋栋, 谢红波, 潘虎成, 任玉平, 秦高梧. 新型低合金化高强Mg-0.2Ce-0.2Ca合金挤压过程中的组织演变机理[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1087-1096.
[2]	王宗谱, 王卫国, Rohrer Gregory S, 陈松, 洪丽华, 林燕, 冯小铮, 任帅, 周邦新. 不同温度轧制Al-Zn-Mg-Cu合金再结晶后的{111}/{111}近奇异晶界[J]. 金属学报, 2023, 59(7): 947-960.
[3]	吴东江, 刘德华, 张子傲, 张逸伦, 牛方勇, 马广义. 电弧增材制造2024铝合金的微观组织与力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 767-776.
[4]	王福容, 张永梅, 柏国宁, 郭庆伟, 赵宇宏. Al掺杂Mg/Mg₂Sn合金界面的第一性原理计算[J]. 金属学报, 2023, 59(6): 812-820.
[5]	刘满平, 薛周磊, 彭振, 陈昱林, 丁立鹏, 贾志宏. 后时效对超细晶6061铝合金微观结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 657-667.
[6]	邵晓宏, 彭珍珍, 靳千千, 马秀良. 镁合金LPSO/SFs结构间{ $10 1 ¯ 2$ }孪晶交汇机制的原子尺度研究[J]. 金属学报, 2023, 59(4): 556-566.
[7]	沈朝, 王志鹏, 胡波, 李德江, 曾小勤, 丁文江. 镁合金抗高温氧化机理研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(3): 371-386.
[8]	朱云鹏, 覃嘉宇, 王金辉, 马鸿斌, 金培鹏, 李培杰. 机械球磨结合粉末冶金制备AZ61超细晶镁合金的组织与性能[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 257-266.
[9]	唐伟能, 莫宁, 侯娟. 增材制造镁合金技术现状与研究进展[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 205-225.
[10]	娄峰, 刘轲, 刘金学, 董含武, 李淑波, 杜文博. 轧制态Mg-xZn-0.5Er合金板材组织及室温成形性能[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1439-1447.
[11]	巩向鹏, 伍翠兰, 罗世芳, 沈若涵, 鄢俊. 自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金160℃人工时效的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(11): 1428-1438.
[12]	彭立明, 邓庆琛, 吴玉娟, 付彭怀, 刘子翼, 武千业, 陈凯, 丁文江. 镁合金选区激光熔化增材制造技术研究现状与展望[J]. 金属学报, 2023, 59(1): 31-54.
[13]	杨天野, 崔丽, 贺定勇, 黄晖. 选区激光熔化AlSi10Mg-Er-Zr合金微观组织及力学性能强化[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1108-1117.
[14]	冯迪, 朱田, 臧千昊, 李胤樹, 范曦, 张豪. 喷射成形过共晶AlSiCuMg合金的固溶行为[J]. 金属学报, 2022, 58(9): 1129-1140.
[15]	耿遥祥, 唐浩, 许俊华, 张志杰, 喻利花, 鞠洪博, 江乐, 简江林. 选区激光熔化高强Al-(Mn, Mg)-(Sc, Zr)合金成形性及力学性能[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1044-1054.

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed