镁稀土合金是通过添加稀土元素,如Gd、Y、Nd等,利用其形成的高温稳定相,以及在镁合金中的固溶度变化,通过固溶强化、弥散强化、时效沉淀强化及细晶强化来提高镁合金的力学性能,特别是高温力学性能,形成的高温稳定相在高温条件下可有效钉扎合金显微组织晶界,从而获得远普通镁合金的耐热性能和使用温度范围。
常用镁稀土合金的应用:如WE43、VW94常用变形镁合金,WE43室温强度达340MPa,250℃高温强度可达275MPa,主要用于卫星支架、横梁,导弹的壳体及舱内结构件等,中铝轻研合金已实现批量生产。
随着我国对新一代武器装备减重的迫切需求,材料设计者不断希望得到强度、重量极轻、耐热温度更高的结构材料。由于WE43镁合金棒镁合金的高比强度优势,在航空航天和武器装备有重大的应用意义;同时部分镁合金制成的零部件还承受空间温度的变化,需要很好的耐热性。在用于制造以上零部件的材料中,镁稀土合金具有轻质、高强、耐热的综合性能特点,可以广泛应用于领域。
尤其是在近的关于研究SLM制造WE43镁合金棒的显微组织以及制造复杂形状的WE43镁合金棒的研究开始做增多。代研究SLM制造WE43的制造支架(指周期性的多孔结构),并研究了在体液中的降解行为、机械性能和生物相容性。结果表明SLM制造的样品呈现出骨替代物的为的替代物特征。制备块体的WE43镁合金棒时的显微组织和机械性能并同铸造状态和粉末挤压态相比较。SLM制造出的样品拉伸强度较高。近的研究表明采用SLM制造的样品并热等静压WE43镁合金棒,开展相应的组织和性能研究。结果发现热等静压之后可以进一步的提高SLM制品的致密度。同时打印和热等静压的产品比传统铸造的WE43镁合金棒的性能要好。
同时进一步的探讨SLM制造镁合金的工艺-显微组织-腐蚀性能之间的关系。尤其是SLM制造镁合金的腐蚀性能,直到今天,研究的尚不多。而镁合金的腐蚀性能的研究是限制镁合金应用的一个关键环节。为了充分发挥AM制造镁合金的优势和发挥出镁合金性能的优势,非常有必要采用AM技术制造镁合金来弥补现阶段的研究短板。因此,本文报道了SLM技术制造WE43镁合金棒的显微组织、电化学性能和腐蚀性能。相应地热等静压和热处理后的显微组织、电化学行为好腐蚀行为也进行了比较研究。
WE43C试样置于含不同Cl¯浓度的0.1 M NaOH溶液中,试样电位变化情况如图3所示。未进行热处理的EV31A试样在含80 ppm Cl¯的NaOH溶液中浸泡13天后断裂失效,而在含100 ppm和200 ppm Cl¯的溶液中,试样未发生断裂,且在试样弯曲区域(应变区域)未发现任何裂纹。未进行热处理的WE43C试样在含80 ppm、100 ppm和200 ppm Cl¯的溶液中电位相近,试样表现出相似的应力腐蚀开裂抗性。当溶液中不含Cl¯时,未进行热处理的U型EV31A和WE43C试样在0.1 M NaOH溶液中浸泡21天后,两种合金的电位相近,表面存在稳定的薄膜,未观察到裂纹。Cl¯浓度增加,但合金对应力腐蚀开裂的敏感性并未发生明显变化。因此,镁稀土合金的环境腐蚀开裂行为由其表面膜层的稳定性决定,在含80 ppm Cl¯的0.1 M NaOH溶液中的裂纹萌生与合金表面膜层的破裂和阳极溶解有关,裂纹的扩展则可能受氢吸附诱导位错发射机制影响。
喷涂基板材料为AZ91及WE43镁合金。为实现铁基非晶涂层和镁合金基体的有效结合,在涂层与基体之间添加一层Ni60中间层,其维氏硬度为600~720HV0.2。
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