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稀土Nd对精密无缝管性能的影响

稀土Nd对精密无缝管性能的影响

精密无缝管具有优良的阻尼减震性能和优良的机械加工性能,可切削加工和回收,因此被称为21世纪的“绿色”工程材料。稀土镁合金具有高强、耐热、耐腐蚀等性能特点,促进镁合金材料在新领域中的开发和利用,尤其在汽车工业、通讯电子等行业领域中的广泛应用,具有现实意义。因此,开发成本低、性能好的新型稀土镁合金,对精密无缝管和稀土材料领域的发展具有极大的推动作用。稀土不仅对镁合金的力学性能有明显的强化作用,而且对精密无缝管的铸造性能也有良好的影响。在精密无缝管领域,稀土优异的净化、强化性能不断被人们认识和掌握,为丰富和发展镁合金工业做出了贡献。本研究以应用较多的ZM5为基,加入稀土元素Nd,探讨稀土元素对ZM5合金显微组织与腐蚀性能的影响,为稀土镁合金的研究与应用提供一定的理论参考。

铸态精密无缝管成分(质量分数,%)为:8.5Al,0.5Zn,0.35Mn,Si≤0.25,Fe≤0.08,Ni<0.01,Ca<0.01,其余为Mg。稀土钕以Mg-Nd中间形式加入,精密无缝管中的组分(质量分数,%)为:2Nd,0.2Ti,其余为ZM5。合金熔炼试验采用GWJ-005型中频无芯感应熔炼炉,在350mL低碳钢制的坩埚中进行。当熔体温度达730℃时,分别加入不同质量分数的Mg-Nd中间合金,采用RJ-2熔剂进行覆盖,用菱镁矿进行精炼,在740℃浇注试样。利用红外自控焊条烘箱进行固溶处理,温度(415±5)℃,保温时间20h,水冷。利用电热鼓风箱进行不同时间(2、5、7、9和11h)、不同温度(100、150和200℃)的时效处理。

随着Nd的加入,精密无缝管基体组织和第二相明显细化,显微组织有一定程度改善。稀土Nd对ZM5合金的硬度影响不是很明显,ZM5 Nd与ZM5相比,不同时效温度、时间与硬度关系曲线的起伏规律是相似的。ZM5 Nd合金过时效处理后,其晶粒会变得粗大,硬度有所下降。稀土Nd的加入,减少了精密无缝管腐蚀贯穿性裂纹的产生,降低ZM5合金腐蚀速率,提高合金抗腐蚀能力。固溶和时效处理对精密无缝管性能有很大的影响,合金经过适当时效处理后,硬度有所提高,抗腐蚀能力更是显著提高。