外文翻译--Na2B407对铁还原条件下AZ31和AZ91镁合金的影响 中文版

中国有色金属学报 中国有色金属学会会刊 科学出版社 Na2B407 对铁还原条件下 AZ31 和 AZ91 镁合金的影响 WU Guo-hua(吴国华 ), GAO Hong-tao(高洪涛 ), WANG Wei(王玮 ), DING Wen-jiang(丁文江 ) 上海交通大学，材料学院 , 中国 上海 .2000302007年 7月 15日收 2007年 9月 10日受理 摘要 : 文章探讨了 Na2B407作为一种新型的铁还原剂的效果，研究了 铁还原对 AZ31 镁合金 的影响。随着 Na2B407含量的增加镁合金 AZ31 和 AZ91 中铁元 素将减少且当小于 0.002%（质量分数）时，材料的抗腐蚀性能会显著的提高， 根据热力学的性能和铁，硼元素在合金熔体的不同分布，可以推断 ,在镁合金 中的铁还原机制是通过在 Na2B407中 硼原子 与铁原子相互结合 ,最终沉积在金属熔体中 。射线衍射 的 结果证实 了这一理论 。 关键字 ： Na2B407；铁还原剂 ； 抗腐蚀性能 ； AZ31 镁合金 ； AZ91 镁合金 1 介绍 由于 其 低密度和许多 其它 优势镁合金的应用 得到了快速发展 。然而 ,对于研究人员来说 镁合金的 固有性能的研究 一直是一个棘手的问题 镁合金元素中的 非金属夹杂物及 其它 杂 质元素 对材料的固有性能有十分 不利 的 影响 。 一些 工业流体 能有效的去除非金属夹杂物 ,但 是对合金中的铁元素杂质不能起到很好的作用 。众所周知 ,铁严重降低了镁合金的耐腐蚀性能 。在 熔炼、处理和加工镁合金 的过程中铁元素杂质的残留时不可避免的 。加锰是一种降低铁元素杂质 在镁合金 中含量的传统方法。然而，铁与锰的比例（锰加工的关键参数）很难确保锰元素的分离。 HAITANI et al 和 TAMURA et al 则相信锰元素污染了晶粒细化过的镁合金，因此，我们应该尽量避免通过使用含有铁还原剂的工业原料来减少镁合金中铁元素的含量。在 大量的实验后 ,我们发现 Na2B407可以显著地减少镁合金 中的 铁含量。 2 实验 在实验中，我们最常用的材料是初始铁含量为 0.027%的 AZ31镁合金和 AZ91铸铁合金。 这种合金是通过实验的方法在特定的温度下将 Na2B407 MgCl2 KC1 NaCl按一定比例混合成的。这些氯元素作为溶剂不具有铁还原的效果 ，搅拌 15分钟后，熔体被分别保持 600s,1800s,3000s的保温时间。然后通过 电感耦合等离子体光谱 分析仪在样品的顶部，底部和中心的位置分别取得实验分析所用的试样。(ICP, IRIS Advantage 1000) 3 结果 通过 Na2B407处理后的金属熔化沉淀物 经 过了 x -射线衍射 (XRD, D/MaxIII A-12KW-Cu detector, 40 kV voltage, l()/min scanning rate) 分析。 数据库用于识别的 x 射线 衍射 阶段 采用了 JCPDS-International 中心 的数据。 显示通过 Na2B407处理的 AZ31 实验镁合金在不同温度，时间下铁元素的含量。当 Na2B407的含量增加到 0.6%时，无论温度时间为多少，合金中铁元素的含量都低于 0.0015%。随着 Na2B407的增加，铁的含量显著下降。对于一定量的，温度越高，则铁含量的减少更明显。这是由 Na2B407 于可以与铁元素杂质反应形成铁。且温度越高，作用越强烈 。 当 Na2B407的含量增加到 0.6%时，无论温度时间为多少，合金中铁元素的含量都低于 0.002%.。这个结果与 AZ31 合金的结果类似。 因此 ,Na2B407 被确认是一种很有 发展前景 的铁还原代理阿兹系列合金 表 1 列出了 通过 Na2B407 处理的 实验 镁合金 AZ31 的 腐蚀速率 。可以看出，当 Na2B407 从 0 增加到 0.6%时， AZ31 的腐蚀速率从 17.2mg 下降到了 0.8mg 图 （左） 和 （右）分别是未经 Na2B407 处理的和经过 0.6% Na2B407 处理的表面腐蚀的 AZ31 合金照片。 类似 地， AZ91 合金的研究结果显示如表 2 和图 4。他们显示 Na2B407可以提高镁合金 的 耐蚀性 。这是由于 Na2B407对镁合金中铁的还原。 Table 1 Corrosion rates of experimental alloy AZ31 by Na2B407 processing Fig.3 Corroded surface photographs of AZ31 alloy without Na2B407 (left) and with 0.6% Na2B4Ov (right) processing Fig.4 Corroded surface photographs of AZ91 alloy without Na2B4Ov (left) and with 0.6% Na2B4Ov (right) processing 4讨论 我们试图分析发生在化学热力学计算复杂合金液通过 的反应 。下面的反应可以被视为镁融化 。 在这里 ,插入语和方括号中意味着物质方程中存在的通量及镁熔体的分别。AG0是吉布斯自由能变化的反应 在 100 kPa 和 298.15 K正则系综下 ,(2),氧化镁 ),(Na2B407),(Na20(Mg),(铁 ), 和 FeB, Na2B407, Na20, Mg， Fe分别在 熔体中反应的产物 。 困难的 是 ,一些热力学数据并不容易获得 ,因为复杂的反应发生在镁合金熔体中。在这之后 我们将努力开展更深入的工作 。现在，我们来做一个假设。 MgO, FeB, Na2B407 and Na20 在 melt-flux 系统中是纯物质。也就是 a(MgO), a(FeB), a(Na2B407)和 a(Na20)都是 1 那么 aMg 和 aFe 就可以近似地看做鼹鼠分数。 对于 AZ31 合金： 对于 AZ91 合金： 他们显示反应 (1)可以自发地 thermodynamically 发生。 这符合之前的实验结果。 这就是说 ,减少的原因在镁合金 中的 铁硼原子 与铁原子 结合 。使其还原。 为了进一步研究铁还原 的过程 。 铁和硼在不同反应时间里分布在 AZ31合金熔体的顶部，中心和底的数据分别显示在图 5（ a）和（ b）中 AZ91合金的数据显示在图（ a）和（ b）中 5 结论 （ 1） Na2B407 可以使镁合金 AZ31和 AZ91中铁杂质的含量减少到 0.002%. 从而大大提高了镁合金的抗腐蚀的性能。 （ 2） Na2B407 使镁合金中的铁还原，其工作原理是使得合金中的硼原子和铁原子在合金熔融状态下结合，以致最终趋于稳定。 致谢 The present study is funded by the National Basic Research Program of China (973 Program) and National Key -technologies R & D Program. 参考文献 1 ZOU Hong-hui, ZENG Xiao-qin, ZAI Chun-quan, DING Wen-jiang. 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