（材料加工工程专业论文）合金元素ca、y对az91合金阻燃和力学性能的影响.pdf

摘要 镁合金是航空、 航天及汽车工业中应用较多的一种有色金属， 其比重( 约1 . 8 ) 比铝还小，具有比强度和比刚度高，减震能力好以及良好的电磁屏蔽性等优点。 镁合金作为一种轻质材料， 近年来越来越受到汽车和电子行业的重视。 但是普通 镁合金在熔炼和浇铸过程中不可避免地要发生剧烈的氧化， 甚至燃烧。 目 前工业 生产中通常采用熔剂或气体保护法进行熔炼，也有的同时加入微量的b e 减缓其 氧化。 但是， 熔剂保护法和气体保护法致使熔炼工艺及设备复杂化、 易产生夹杂， 并且污染环境; 微量的b e 亦不能完全阻止镁熔体的氧化燃烧， 且b 。 具有剧毒。 本论文针对以上问题，采用合金化阻燃的方法，研究了c a 对镁合金阻燃和 力学性能的影响。 a z 9 1 合金是目前工业上应用最为广泛的镁合金， 因此以a z 9 1 合金为基体，并添加y优化表面膜结构及基体组织。主要研究内容及结果如下; ( 1 )采用热分析法详细研究了 c a , y对 a z 9 1合金阻燃性能的影响。c a 对a z 9 1 合金的阻燃性能有明显的提高作用， 随着c a 含量的增加， a z 9 1 合金的 燃点随之提高，通过燃点测试实验得出c a 的百分含量x 与相应合金的燃点t 之 间的关系如下: t - 1 7 9 x + 5 2 4 由于y在m g - a l 合金中极易与a l 反应， 生成a 1 2 y ， 使得该合金中 存在的单质y 很少 ( 5 0 0 0c ) , s f 6 将会发生分解，生成有毒 的氟化物如s 2 f , o , s f , 等， 但在生产条件下， s f 。 的浓度不大于防护气体总体积 的千 分之一， 这些氟化物均在安全允 许值之内。 s f 6 与 镁反 应生 成 m g f : 分布在 熔体表面的氧化膜中， 提高氧化膜的致密度， 使其具有保护作用。 通过对表面膜 分析， 表面 膜中大多数物 质为m g 0 ， 只 有少 量的m g f 2 , m g f : 是 最稳定的 一种 化合物，通过 x p s谱仪分析，表面膜化学组成与保护气体中s f 6 的量无关，也 就是说， 熔炼过程中只要维持少量的s f 6 , 镁熔体表面即能形成稳定的氧化薄膜 2 6 -2 7 1 。 单纯的s f 6 保护作用只能维持 几分 钟， 通常将s f 6 与千 燥的c o : 按一 定的 比例混合使用，具有良 好的保护效果。无需故熔剂的加入。 1 . 6镁合金合金化阻燃的研究进展 镁合金的最大缺点是在熔炼和成型过程中极易发生氧化和燃烧， 因此阻止其 氧化燃烧一直是镁合金研究的一个重要课题。 目 前 较成熟的阻燃方法是熔剂保护 西北工业人学工学硕十论文 法与气体防护法。 然而， 这两种方法都有其不可避免的缺陷， 如易产生有毒气体 而污染环境， 易造成熔剂夹杂而损害合金性能， 熔炼、 浇注设备和工艺复杂， 加 大了 合金成本等2 8 -2 9 1 。 因 此人们一直希望通过向 镁合金中添加合金元素， 来影响 合金氧化的热力学和动力学过程， 使其在熔炼过程中自 动生成保护性氧化膜， 以 阻止合金剧烈氧化。 如此则大大降低了设备及工艺的复杂程度， 消除了 熔剂夹杂 和有害气体对环境的污染，并力求提高合金的力学性能与抗腐蚀性。 早在 5 0 年代人们就已发现在镁合金中添加一定量的c a 和 b e 可以提高镁合 金的 燃点 。日 本 较 早 研究了 加c a 阻 燃 镁 合 金 3 0 1 : 日 本k y u s k u国 家 研 究 所 的 s a k a m o t o m等人研制了 含1 - 5 % c a 的阻燃镁合金， 结果表明， 加入3 % 的c a 能 使纯m g 的 燃点提高2 5 0 0c ， 但c a 含量过高时， 在晶界上出现富c a 金属间 化合 物，降低力学性能。曾小勤， 等开发的i p m a合金 m g - 9 % a i- 0 .5 % z n - 1 % r e - 0 .3 % b e ) 实现了生产条件下的无保护熔炼和压铸。 但是由 于b e 具有很强 的毒性3 2 1 ， 因而含b e 的阻燃镁合金并不适应2 1 世纪倡导“ 绿色材料” 的潮流， 发 展潜力不 会太大。 赵云 虎等人经实 验 研究 发 现3 3 1 : c a 与b e 的少量加 入可以 明 显 起到减缓氧化的作用，但过量的b e 有粗化晶粒的倾向， 降低力学性能，因此b e 的 加 入 量 一 般 在0 .0 0 50 .0 2 % 的 范 围 内 。 文 献 3 4 1报 道了 纯 镁和m g - 1 .5 1 % c a 在高 温下的 氧化情况: 纯镁在高于5 0 0 时 便生成疏松多 孔的m g 0膜， 而含 钙镁合 金即 使 在7 0 0 也能 形成致密的m g o / c a o保护薄 膜， 正是这种非晶 态和微晶 状 的混合物阻止了镁的进一步氧化。但过量的c a 会严重损害镁合金的力学性能。 黄 晓峰 12 9 1 等给z m 5 合 金中 添加1 % 的富 钟稀土使 其起 燃温度提高了1 7 0 0c ， 这为 阻燃镁合金研究提供了一个新思路。 日本三井金属矿业和本田技术研究所协作开 发出抗蠕变a c c m 5 2 2 ( m g - 5 .3 % a 1 - 2 .6 % r e - 2 . 0 % c a - 0 . 1 7 % m n ) 镁合金。 当 然添 加r e 元素也会提高镁合金的成本。 b e , c a添加稍多即会使镁合金晶粒粗化，增大脆性，从而降低力学性能， 单独加入其它元素如 b i 、稀土也可提高镁合金的燃点， 但效果不明显。在镁合 金中加入2 种或3 种以上的合金元素， 探讨多种合金元素的匹配效果， 方能综合 提高镁合金的阻燃和力学性能。 第 1 章 绪论 1 . 7本论文的研究目标及主要研究内容 纵观半个世纪以来国内外镁合金阻燃方法的研究状况， 可以看出仍存在很多 问题: 过量的钙对镁合金的抗腐蚀性能不利， 且恶化镁合金的力学性能; 被含量 过高会导致晶粒粗大， 最重要的是被具有剧毒， 会对人体造成危害， 废弃的炉渣 危害环境，不符合2 1 世纪环境保护的要求;稀土元素的阻燃机理及对其它合金 元素的影响都未曾搞清楚。 长期以来， 人们只注重镁合金的生产应用， 而对镁合 金氧化动力学和阻燃理论的研究甚少， 只一味地想方设法添加各种合金元素来提 高其某一方面的性能，以应一时之需， 而对添加的元素之间的相互作用的机理了 解甚少，如此阻碍了镁合金的大规模应 月 。 基于以上考虑，本文把主要目标集中 在镁合金的氧化和阻燃理论研究上。 a z 9 1 d合金是目 前国内外研究较为成务且应用最为广泛的镁合金，具有良 好的 铸造性能和综合力学性能，所以，本文认取a z 9 1 d合金为研究对象。但是考虑 到现在市场所售工业a z 9 1 d合金含有微叠 的b e ，因此，为避免b e 的影响，在 实验中按照a z 9 1 d主要合金元素a l , z n的配比自配a z 9 1 合金， 考虑到mn的 作用主要是提高该合金的腐蚀性能， 少量的mn 对该合金的阻燃和力学性能的影 响很小，因此，为简化实验，只取a l , z n 两种合金元素，熔配合金的成分为: m g - 9 w t % a 1 - 0 . 6 w t % z n( 以 后称a z 9 1 ) 。 鉴于前人己 有的研究成果， c a 对a z 9 1 合金的阻燃效果显著， 且不会增加合金的成本， 亦无毒性， 但是， 加入多于。 5 w t % 的c a 就会 增加a z 9 1 合 金的 脆性 3 5 1稀土 元素y 可以 净 化合 金 液， 改 善 氧 化膜 的附 着性， 提高合金的 抗氧化能力， 并且细化组织， 提高合金的力学性能 3 6 1 。因 此， 选定c a , y二元素为添加合金元素， 通过c a 来提高燃点， 通过y优化合 金的阻燃性能。以期得到能够实现大气下无保护熔炼且力学性能不低于 a z 9 1 d 的阻燃镁合金。 本论文的主要研究内容有: ( 1 ) 研究合金元素c a , y对a z 9 1 合金燃点的影响， 确定出正常熔炼温 度下所需的 c a , y最低含量; ( 2 ) 对比 研究a z 9 1 , a z 9 1 - x c a , a z 9 1 - x c a y y合金氧化膜的性质， 弄清 合金元素的阻燃机理: ( 3 )考察c a , y对a z 9 1 合金组织和力学性能的影响，确定出不降低其 西北工业大学工学硕上论文 力学性能的c a , y含量范围; ( 4 )综合考察c a , y对 a z 9 1 合金阻燃和力学性能的影响，给出可以进 行无保护熔炼且力学性能不低于工业a z 9 1 d合金的c a , y的最佳含量范围 本文研究课题受国家自然科学基金 ( 5 0 2 7 1 0 5 5 ) ,航空科学基金 ( 0 1 g 5 3 0 4 8 ) 和高 校博 士 点基 余( 2 0 0 2 0 6 9 9 0 1 8 ) 资 助。 第 2 章 c a . y 对a z 9 1 合金阻燃性能的影响 第2 章 c a . y对a z 9 1 合金阻燃性能的影响 镁的化学活性高， 高温下a z 9 1 合金未完全熔化时即发生燃烧。 通常往合金 中添加比镁的化学活性更高的氧活性元素， 将发生选择性氧化而生成具有保护性 的 氧 化膜， 从 而提高 镁合金的 燃点 1 1 o c a , y的 化学 活性比 镁高， 在 镁合 金中 可以 优先氧化并将镁从镁的氧化物中还原出 来。 本章重点考察了c a , y对a z 9 1 合金阻燃性能的影响。 21研究方案 ( 1 )向a z 9 1 合金中加入不同含量的c a ,测其燃点，详细研究c a 含量对 a z 9 1 合金燃点的影响，找出c a 的百分含量与a z 9 1 合金燃点之间的关系; ( 2 ) 向a z 9 1 及a z 9 1 - x c a 合金中加入不同成分的y ， 测其燃点， 研究y对 a z 9 1 及 a z 9 1 - x c a 合金燃点的影响: ( 3 ) a z 9 1 合金的熔炼操作温度通常在 7 5 0 左右，通过以上实验，确定燃 点达7 5 0 所需的最低 c a . y含量。 2 . 2实验材料与设备 合金由 工业纯m g ( 9 9 .9 w t % ) 、 纯a l ( 9 9 . 5 w t % ) 、 纯z n ( 9 9 .9 w t %) 、纯 c a ( 9 9 . 5 w t %) 及m g - 2 4 .7 w t % y中间合金在自 行改造的c 0 2 - 0 . 5 v o l .% s f 6 保护电 阻炉中熔配。 采用低碳钢增锅熔炼合金 ( 柑锅一次最多可熔镁合金1 5 0 g ) , 柑祸 及其它熔炼工具在使用前都刷有涂料，涂料的具体成分及配比见表2 - 1 。合金的 实际成分用美国t j a公司生产的电感祸合等离子体发射光谱仪( i c p - a e s ) 测定。 燃点测试在敞开的井式电阻炉中进行，利用镍铬一 镍硅热电偶测温，并用 d r z - 4 型电阻炉温度控制器控制升温速度及加热温度。 表2 - 1涂料的成分配比 ( w 飞 %) t a b .2 - 1 c o m p o s i t i o n o f t o o l s c o a t i n g 白翌粉水玻璃 余量 西北工业大学工学硕士学位论文 2 . 3实验方法 将清理好的增祸放置到电阻炉中加热， 炉温升至2 5 0 时， 取出塔锅刷上配 好的涂料， 放回炉中 继续加热。 炉温升至4 0 0 时，通c 氏一 。 5 v o l .% s f 6 保护气 体， 将纯m g 加入到增祸中， 待m g 熔化 后加入a l 和z n ， 在7 5 0 加入c a . y , 其间搅拌两次， 使其成分均匀。 搅拌后静置1 0 - 2 0 m i n ， 待温度降至7 2 0 0c 浇到锥 形石墨增祸中， 凝固后利用增祸内壁的大斜度倒出合金锭， 空冷。 在合金锭中部 切取直径为 1 8 m m,厚度为7 m m的试样， 进行燃点测试。在同一部位切取小块 合金进行成分分析。 燃点测试前试样需进行机械抛光和丙酮浸泡降解处理， 为防 止试样棱角处产生应力集中， 将棱角磨圆。 将抛光后的试样放入并式电阻炉中缓 rr升温 ( 4 0c / m i n ) ，利用热电偶测温并记 录时间一温度曲线，最高加热温度为 9 0 0 0c 。 镁合金燃烧时放出 大量的热使时间一 温度曲 线的 斜率发生骤变，即产生 一个拐点，将此拐点温度定义为镁合金的燃点。图 2 - 1为典型的燃点测试时间- 温度曲线。 升温曲 线上出现拐点后， 经过几次温度起伏， 燃烧结束， 升温速率恢 复到设定值。 图2 - 1典型燃点测试升温曲线 f i g . 2 - l t e m p e r a t u r e v s , t im e c u r v e o f ig n i t i o n p o i n t t e s t 第2 章 c a . y 对a z 9 1 合金阻燃性能的影响 2 .4燃点测试 为了对比自 制的阻燃镁合金与目 前工业上广泛应用的a z 9 1 d合金的氧化燃 烧行为，分别观察了a z 9 1 d合金和加c a , y的a z 9 1 合金在缓慢升温的条件下 的氧化燃烧现象。 2 . 4 . 1 a z 9 1 d合金的氧化燃烧 实验观察到，a z 9 1 d合金加热到 4 4 0 左右时，试样表面开始变暗;5 1 0 0c 左右时， 试样表面生成粉末状黑色氧化物; 5 3 0 左右时， 开始出现氧化燃烧点， 随着燃烧点的增多， 试样温度也急剧上升， 很快整个试样开始燃烧， 发出耀眼的 火焰与白色的浓烟。 a z 9 1 d合金燃烧后的产物为白 色的菜花状氧化物，上面零星分布着黑色的 氧化 物， 据 文献 3 8 1 报道，白 色 产 物为m g o , 黑 色 产物为m g a 12 0 4 - m g a 12 0 4 是由m g 0与a 1 2 0 ; 发生如下反应得到的: mg o + a 1 2 0 3 = mg a 1 2 0 4 本实验测得纯镁的燃点为6 1 0 0c , a z 9 1 合金燃点为5 2 4 c ， 低于纯镁的燃点， 这是因为镁合金中加入a l 生成了m g , 7 a 1 1 : 低熔点 ( 4 3 7 0c ) 化合物，当 温度高 于m 9 17 a 1 1 : 的 熔点时， m9 1 7 a l 1 : 开始软化并熔解， 体积膨胀， 产生内 应力， 导致 合金表面膜破裂，金属镁与空气接触，发生强烈的氧化，同时生成氧化物 m g a 1 2 0 4 ， 放出 大量的 热， 如此恶 性循环，导 致合金发生燃烧。 文 献 3 8 1 报道， a z 9 1 合金 经固 溶处理后，晶 界上的m g , 7 a 1 ,: 相消失， 燃点 得到了 很大的 提高。 这也说明了a z 9 1 合金的 低燃点 与合金中 的 低熔点m g 1 7 a 1 1 2 相有很大关系。 工 业a z 9 1 d镁合金由 于 含有8 p p m的b e( 所购a z 9 1 d合金的实 际成分见 表2 - 2 ) ,微量地提高了合金的抗氧化性，实验测得燃点在 5 5 0 左右。 a z 9 1 合金的固 相线 温 度约为4 7 0 0c , 液 相 线 温度为5 9 5 c (3 9 1 . 燃 烧 发生在 固相线以上， 说明a z 9 1 合金在固态时生成的氧化膜有保护作用。 根据氧化动力 学实验也可以得出此结论 ( 具体分析见第3 章 3 .5 节) 。 第2 章 c a . y 对a z 9 1 合金阻燃性能的影响 2 .4燃点测试 为了对比自 制的阻燃镁合金与目 前工业上广泛应用的a z 9 1 d合金的氧化燃 烧行为，分别观察了a z 9 1 d合金和加c a , y的a z 9 1 合金在缓慢升温的条件下 的氧化燃烧现象。 2 . 4 . 1 a z 9 1 d合金的氧化燃烧 实验观察到，a z 9 1 d合金加热到 4 4 0 左右时，试样表面开始变暗;5 1 0 0c 左右时， 试样表面生成粉末状黑色氧化物; 5 3 0 左右时， 开始出现氧化燃烧点， 随着燃烧点的增多， 试样温度也急剧上升， 很快整个试样开始燃烧， 发出耀眼的 火焰与白色的浓烟。 a z 9 1 d合金燃烧后的产物为白 色的菜花状氧化物，上面零星分布着黑色的 氧化 物， 据 文献 3 8 1 报道，白 色 产 物为m g o , 黑 色 产物为m g a 12 0 4 - m g a 12 0 4 是由m g 0与a 1 2 0 ; 发生如下反应得到的: mg o + a 1 2 0 3 = mg a 1 2 0 4 本实验测得纯镁的燃点为6 1 0 0c , a z 9 1 合金燃点为5 2 4 c ， 低于纯镁的燃点， 这是因为镁合金中加入a l 生成了m g , 7 a 1 1 : 低熔点 ( 4 3 7 0c ) 化合物，当 温度高 于m 9 17 a 1 1 : 的 熔点时， m9 1 7 a l 1 : 开始软化并熔解， 体积膨胀， 产生内 应力， 导致 合金表面膜破裂，金属镁与空气接触，发生强烈的氧化，同时生成氧化物 m g a 1 2 0 4 ， 放出 大量的 热， 如此恶 性循环，导 致合金发生燃烧。 文 献 3 8 1 报道， a z 9 1 合金 经固 溶处理后，晶 界上的m g , 7 a 1 ,: 相消失， 燃点 得到了 很大的 提高。 这也说明了a z 9 1 合金的 低燃点 与合金中 的 低熔点m g 1 7 a 1 1 2 相有很大关系。 工 业a z 9 1 d镁合金由 于 含有8 p p m的b e( 所购a z 9 1 d合金的实 际成分见 表2 - 2 ) ,微量地提高了合金的抗氧化性，实验测得燃点在 5 5 0 左右。 a z 9 1 合金的固 相线 温 度约为4 7 0 0c , 液 相 线 温度为5 9 5 c (3 9 1 . 燃 烧 发生在 固相线以上， 说明a z 9 1 合金在固态时生成的氧化膜有保护作用。 根据氧化动力 学实验也可以得出此结论 ( 具体分析见第3 章 3 .5 节) 。 西北工业大学工学硕士学位论文 表2 - 2所购a z 9 1 d 镁合金实际成分( w t % ) t a b . 2 - 2 t h e c o m p o s i t i o n o f a z 9 1 d m a g n e s i u m a l l o y 合 金 元 素杂质 a l z n mn mg 8 . 9 7 0 . 6 0 0 . 3 0 b a l . s i f e cu ni b e 0 . 0 3 8 0 . 0 0 2 0 2 0 . 0 0 2 8 4 0 . 0 0 0 1 1 0 . 0 0 0 8 2 2 . 4 . 2 c a 对 a z 9 1 合金燃点的影响 a z 9 1 - 0 3 7 w t % c a 合金加热到4 4 0 时， 试样表面开始变黄 ( 金黄色) ; 随 着 温度的升高， 颜色加深;5 3 0 左右时，试样开始熔化，表面膜起皱并开始出现 裂缝;5 8 0 左右出现燃烧点， 此时温度上升加快， 燃烧点出现越来越多，最终 导致整个液面开始燃烧。 随着c a 含量的增加， 燃点升高。 当c a 含增加到0 . 7 9 w t 0/ a 时，燃烧点往往只出现在某一处，逐渐扩大，最后出现明亮的火焰而燃烧。 为准确找出c a 含量与燃点的关系，每一合金锭都进行 c a 含量成分分析。 同一成分合金测燃点3 - 4 次， 所得合金锭中c a 的实际含量及其平均燃点如表2 - 3 所示，燃点平均值的分布如图2 - 2 所示。 表2 - 3各合金锭中c a 的实际含量及其平均燃点 t a b . 2 - 3 t h e c o n t e n t o f c a a n d a v e r a g e i g n i t i o n p o i n t o f t h e a l l o y s 合金编号】 #2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # c a 实测含量/ w t % 平均燃点/ 0 . 0 1 1 0 . 3 7 0 . 7 9 1 . 2 9 1 . 3 4 1 . 6 9 1 . 9 0 5 2 3 5 9 4 6 6 8 7 5 3 7 6 5 8 0 0 8 1 0 将图2 - 2中的数据点进行线性拟合，得一直线方程式如下: t =1 7 9 x + 5 2 4r = 0 . 9 9 9 6 1 ( 1 一 1 ) 式中 t 一一不同成分合金的燃点 ( ) x -c a 的百分含量 ( w t % ) 经过后期进一步的实验验证， c a 含量在 1 . 3 w t %时， 平均燃点基本落在这一 合金的燃点变得不稳定， 西北工业大学工学硕士学位论文 表2 - 2所购a z 9 1 d 镁合金实际成分( w t % ) t a b . 2 - 2 t h e c o m p o s i t i o n o f a z 9 1 d m a g n e s i u m a l l o y 合 金 元 素杂质 a l z n mn mg 8 . 9 7 0 . 6 0 0 . 3 0 b a l . s i f e cu ni b e 0 . 0 3 8 0 . 0 0 2 0 2 0 . 0 0 2 8 4 0 . 0 0 0 1 1 0 . 0 0 0 8 2 2 . 4 . 2 c a 对 a z 9 1 合金燃点的影响 a z 9 1 - 0 3 7 w t % c a 合金加热到4 4 0 时， 试样表面开始变黄 ( 金黄色) ; 随 着 温度的升高， 颜色加深;5 3 0 左右时，试样开始熔化，表面膜起皱并开始出现 裂缝;5 8 0 左右出现燃烧点， 此时温度上升加快， 燃烧点出现越来越多，最终 导致整个液面开始燃烧。 随着c a 含量的增加， 燃点升高。 当c a 含增加到0 . 7 9 w t 0/ a 时，燃烧点往往只出现在某一处，逐渐扩大，最后出现明亮的火焰而燃烧。 为准确找出c a 含量与燃点的关系，每一合金锭都进行 c a 含量成分分析。 同一成分合金测燃点3 - 4 次， 所得合金锭中c a 的实际含量及其平均燃点如表2 - 3 所示，燃点平均值的分布如图2 - 2 所示。 表2 - 3各合金锭中c a 的实际含量及其平均燃点 t a b . 2 - 3 t h e c o n t e n t o f c a a n d a v e r a g e i g n i t i o n p o i n t o f t h e a l l o y s 合金编号】 #2 # 3 # 4 # 5 # 6 # 7 # c a 实测含量/ w t % 平均燃点/ 0 . 0 1 1 0 . 3 7 0 . 7 9 1 . 2 9 1 . 3 4 1 . 6 9 1 . 9 0 5 2 3 5 9 4 6 6 8 7 5 3 7 6 5 8 0 0 8 1 0 将图2 - 2中的数据点进行线性拟合，得一直线方程式如下: t =1 7 9 x + 5 2 4r = 0 . 9 9 9 6 1 ( 1 一 1 ) 式中 t 一一不同成分合金的燃点 ( ) x -c a 的百分含量 ( w t % ) 经过后期进一步的实验验证， c a 含量在 1 . 3 w t %时， 平均燃点基本落在这一 合金的燃点变得不稳定， 第 2 章 c a , y 对 a z 9 1 合金阻燃性能的影响 60ddsddu和dasa叩。 卯/巴nl巴。d三山1 1 . 0 1 万 ca l wt 0! o 图2 - 2 不同c a 含量的a z 9 1 合金燃点分布 f i g . 2 - 2 i g n i t i o n p o i n t s o f v a r i o u s c a - c o n t a i n i n g a z 9 1 a l l o y s 最高达 9 0 0 仍不燃烧，但最低也不低于 7 7 0 0 c，符合熔炼要求。 由式 ( 1 - 1 )计算得出，合金燃点达 7 5 0 所需的 c a 含量为 1 . 2 6 w t % o 2 . 4 . 3 y对a z 9 1 合金燃点的影响 实验发现给a z 9 1 合金中单纯加入y对提高该合金的燃点作用不大， 最多只 能提高到5 8 5 0c 。经大量的实验分析得知，由于y加入到a z 9 1 合金中后，极易 与a l 反应生成a 1 2 y ，而以固溶形式存在的y很少 ( 小于0 .2 5 w t %) , 削弱了其 作为表面活性元素及氧活性元素的作用。 2 . 4 . 4同时添加 c a , y对 a z 9 1 合金燃点的影响 a z 9 1 - 0 . 9 4 w t % c a - 0 . 1 5 w t % y合金加热到4 4 0 左右时， 试样表面开始向 灰色 转变;5 5 0 左右熔化，可以看到由于重力作用，试样内部的液态合金流动而使 试样的外形发生改变， 但试样表面的固体氧化膜仍保持其完整性， 随着内部熔体 而变形，并未发生破裂。这说明加 y后的合金表面生成的氧化膜具有很好的塑 第 2 章 c a , y 对 a z 9 1 合金阻燃性能的影响 60ddsddu和dasa叩。 卯/巴nl巴。d三山1 1 . 0 1 万 ca l wt 0! o 图2 - 2 不同c a 含量的a z 9 1 合金燃点分布 f i g . 2 - 2 i g n i t i o n p o i n t s o f v a r i o u s c a - c o n t a i n i n g a z 9 1 a l l o y s 最高达 9 0 0 仍不燃烧，但最低也不低于 7 7 0 0 c，符合熔炼要求。 由式 ( 1 - 1 )计算得出，合金燃点达 7 5 0 所需的 c a 含量为 1 . 2 6 w t % o 2 . 4 . 3 y对a z 9 1 合金燃点的影响 实验发现给a z 9 1 合金中单纯加入y对提高该合金的燃点作用不大， 最多只 能提高到5 8 5 0c 。经大量的实验分析得知，由于y加入到a z 9 1 合金中后，极易 与a l 反应生成a 1 2 y ，而以固溶形式存在的y很少 ( 小于0 .2 5 w t %) , 削弱了其 作为表面活性元素及氧活性元素的作用。 2 . 4 . 4同时添加 c a , y对 a z 9 1 合金燃点的影响 a z 9 1 - 0 . 9 4 w t % c a - 0 . 1 5 w t % y合金加热到4 4 0 左右时， 试样表面开始向 灰色 转变;5 5 0 左右熔化，可以看到由于重力作用，试样内部的液态合金流动而使 试样的外形发生改变， 但试样表面的固体氧化膜仍保持其完整性， 随着内部熔体 而变形，并未发生破裂。这说明加 y后的合金表面生成的氧化膜具有很好的塑 第 2 章 c a , y 对 a z 9 1 合金阻燃性能的影响 60ddsddu和dasa叩。 卯/巴nl巴。d三山1 1 . 0 1 万 ca l wt 0! o 图2 - 2 不同c a 含量的a z 9 1 合金燃点分布 f i g . 2 - 2 i g n i t i o n p o i n t s o f v a r i o u s c a - c o n t a i n i n g a z 9 1 a l l o y s 最高达 9 0 0 仍不燃烧，但最低也不低于 7 7 0 0 c，符合熔炼要求。 由式 ( 1 - 1 )计算得出，合金燃点达 7 5 0 所需的 c a 含量为 1 . 2 6 w t % o 2 . 4 . 3 y对a z 9 1 合金燃点的影响 实验发现给a z 9 1 合金中单纯加入y对提高该合金的燃点作用不大， 最多只 能提高到5 8 5 0c 。经大量的实验分析得知，由于y加入到a z 9 1 合金中后，极易 与a l 反应生成a 1 2 y ，而以固溶形式存在的y很少 ( 小于0 .2 5 w t %) , 削弱了其 作为表面活性元素及氧活性元素的作用。 2 . 4 . 4同时添加 c a , y对 a z 9 1 合金燃点的影响 a z 9 1 - 0 . 9 4 w t % c a - 0 . 1 5 w t % y合金加热到4 4 0 左右时， 试样表面开始向 灰色 转变;5 5 0 左右熔化，可以看到由于重力作用，试样内部的液态合金流动而使 试样的外形发生改变， 但试样表面的固体氧化膜仍保持其完整性， 随着内部熔体 而变形，并未发生破裂。这说明加 y后的合金表面生成的氧化膜具有很好的塑 西北工业大学工学硕 上 学位论文 性。 而只加c a 的合金未观察到这一现象， 说明只加c a 的a z 9 1 合金在高温下生 成的氧化膜厚且硬，不易发生变形 ( 从后面的氧化动力学实验也可以得到此结 论) 。 当温度升至7 0 0 左右时， 同时加有c a . y的合金试样的某一点开始出现火 星， 继而氧化膜的连续性被破坏， 试样内部的液态金属从此处涌出或蒸发，与周 围介质反应， 生成菜花状疏松的氧化产物， 此氧化产物不断长大， 试样变薄， 氧 化膜塌陷，但是除破裂处外，其它部位仍保持完好。 研究发现，a z 9 1 合金在加入一定量 c a的基础上再加入 y ，可以改善氧化 膜形貌及性能 ( y对a z 9 1 - x c a 合金氧化膜形貌及性能的改善将在第3 章详细说 明) ，并进一步提高燃点。 由于 y的含量对 a z 9 1合金燃点的影响很小，因此忽略 y精确含量 ( 0 . 1 5 - 1 .0 0