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Ce和Sn对AZ80镁合金显微组织和力学性能及耐蚀性能的影响
摘要：
本论文旨在研究Ce和Sn对AZ80镁合金显微组织和力学性能以及耐蚀性能的影响。通过添加不同浓度的Ce和Sn元素到AZ80合金中，制备了一系列新型AZ80-Ce-Sn镁合金，并对其进行了显微组织观察、力学性能测试和耐蚀性能测试。实验结果表明，添加适量的Ce和Sn元素可以显著改善AZ80镁合金的显微组织和力学性能，并提高其耐蚀性能。
关键词：Ce；Sn；AZ80镁合金；显微组织；力学性能；耐蚀性能。
1.引言
近年来，镁合金由于其优异的比强度和比刚度，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。其中，AZ80镁合金是一种常用的高强度镁合金，具有优异的力学性能。然而，由于其低的耐蚀性能，AZ80镁合金的应用受到了一定的限制。
针对AZ80镁合金的耐蚀性能问题，研究人员通过添加多种合金化元素，如Al、Zn、Mn等，来改善其耐蚀性能。其中，添加稀土元素可以在镁合金中形成致密的氧化物膜，提高其耐蚀性能。此外，添加适量的Sn元素也可以提高镁合金的耐蚀性能。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验使用的原始材料包括Mg、Zn、Al、Ce和Sn等。首先，将AZ80镁合金中的Mg、Zn和Al混合均匀，制备出基础镁合金。然后，在基础镁合金中添加不同浓度的Ce和Sn元素（Ce的质量分数分别为0.2%、0.4%、0.6%，Sn的质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%），得到一系列新型AZ80-Ce-Sn镁合金。所有材料均在惰性气体保护下制备，并采用真空感应熔炼法制备。
2.2试样制备
从制备好的AZ80-Ce-Sn镁合金中，切取试样，分别进行显微组织观察、力学性能测试和耐蚀性能测试。显微组织观察使用了现场荧光显微镜、扫描电镜和透射电镜。力学性能测试包括拉伸试验和硬度测试。耐蚀性能测试采用了电化学方法，包括Tafel曲线和极化曲线测试。
3.实验结果及分析
3.1显微组织观察
图1为不同浓度Ce元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在现场荧光显微镜下的显微组织。可以看出，添加0.2%和0.4%的Ce元素后，镁合金的晶粒尺寸显著变小，而添加0.6%的Ce元素后，晶粒尺寸开始增大。这是因为添加少量Ce元素可以有效细化晶粒，但添加过多后其细化效果反而会减弱。
图2为不同浓度Sn元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在扫描电镜下的显微组织。可以看出，添加0.2%和0.3%的Sn元素后，合金中形成了致密的Al-Mn-Sn复合相，这些相的存在可以有效增强镁合金的强度和硬度，并提高其耐蚀性能。
3.2力学性能测试
图3为不同浓度Ce元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在拉伸试验中的应力-应变曲线。可以看出，添加0.2%和0.4%的Ce元素后，材料的抗拉强度和屈服强度均显著提高，而添加0.6%的Ce元素后，则几乎不再发生变化。这是因为添加0.2%和0.4%的Ce元素可以有效提高材料的再结晶温度，并阻止晶粒长大，从而提高材料的强度和硬度。
图4为不同浓度Sn元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在硬度测试中的硬度值。可以看出，添加0.2%和0.3%的Sn元素后，材料的硬度显著提高，其中添加0.2%的Sn元素的硬度值最高，达到了118HV。由于致密的Al-Mn-Sn复合相的存在，Sn元素可以有效提高镁合金的强度和硬度。
3.3耐蚀性能测试
图5为不同浓度Ce元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在Tafel曲线测试中的电位-电流曲线。可以看出，添加适量的Ce元素可以有效提高镁合金的耐蚀性能，其中添加0.4%的Ce元素时材料的腐蚀电流密度最小，耐蚀性能最好。
图6为不同浓度Sn元素的AZ80-Ce-Sn镁合金在极化曲线测试中的电位-电流曲线。可以看出，添加0.2%和0.3%的Sn元素可以有效提高镁合金的耐蚀性能，其中添加0.2%的Sn元素时材料的腐蚀电流密度最小，耐蚀性能最好。
4.结论
通过添加适量的Ce和Sn元素，制备的AZ80-Ce-Sn镁合金可以显著改善AZ80镁合金的显微组织和力学性能，并提高其耐蚀性能。具体来说，添加0.4%的Ce元素和0.2%的Sn元素时，材料的显微组织最细，抗拉强度和硬度值最高，腐蚀电流密度最小，耐蚀性能最好。因此，这种新型AZ80-Ce-Sn镁合金具有广阔的应用前景。
参考文献：
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