大家好,我是合金家族中較美的那個——鎂合金,可能很多人會覺得國防軍事和航空航天才是我的專長。殊不知,由于我的優(yōu)點眾多,近些年我正在潛移默化的改變著大家的日常生活,此刻您手里的手機、面前的筆記本、出差游玩帶的行李箱可能都有我的存在哦。當(dāng)然,擁有這么多新的住所,離不開勤勞聰明的人類對我“內(nèi)涵”的提升優(yōu)化。據(jù)我所知,眾多科研單位和地方政府早早布局鎂合金產(chǎn)、學(xué)、研領(lǐng)域,其中比較知名的研究有國家鎂合金材料工程技術(shù)研究(重慶大學(xué))、上海鎂材料及應(yīng)用工程技術(shù)研究、上海交通大學(xué)輕合金成型國家工程研究、中科院金屬所等等。早期的我懼怕長期的高溫、酸性環(huán)境及氧氣氛圍,但是通過人類的一系列研究,目前外界環(huán)境對我已經(jīng)不足以構(gòu)成威脅,現(xiàn)在的我可“多耐”啦,耐高溫、耐腐蝕、耐氧化……
那么人類到底做了哪些貢獻,有沒有興趣和我一起來看看島津的三大金剛怎么說?
圖1 島津光電直讀原子發(fā)射光譜儀PDA-7000
《GB/T 13748 鎂及鎂合金化學(xué)分析方法》系列中1~22個標準分別給出了使用不同方法檢測鎂和鎂合金中的元素的指導(dǎo)方法,如《GB/T 13748.21-2009 鎂及鎂合金化學(xué)分析方法 第21部分:光電直讀原子發(fā)射光譜分析方法測定元素含量》。島津PDA-7000系列直讀光譜儀,通過軟件可以在40Hz-500Hz間設(shè)定光源的激發(fā)頻率,可以輕松應(yīng)對質(zhì)地較軟的鎂合金材料。使用島津PDA-7000直讀光譜儀分析鎂合金樣品,分析數(shù)據(jù)的準確度(見表1)和再現(xiàn)性指標完全滿足GB/T 13748.21-2009之規(guī)定,為有色金屬鎂合金樣品的常規(guī)元素分析提供了有效的檢測手段。
表1 某鎂合金樣品分析準確度統(tǒng)計
EPMA說:耐高溫,因為摻雜稀土元素
圖2 島津電子探針EPMA-1720電子探針顯微分析儀
當(dāng)鎂合金溫度升高時,它的強度和抗蠕變性能會大幅度下降,因此高溫性能差是阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的主要原因之一。對于提高鎂合金的室溫強度和高溫強度,目前應(yīng)用廣泛的一種方法是稀土元素合金強化。下圖給出的為Mg-Zn系耐熱鎂合金元素面分布結(jié)果,可以看出試樣合金中的稀土幾乎全部分布于晶界,但不連續(xù),平均晶粒尺寸直徑為24.5 μm,晶界相寬度~2.4 μm。富集于晶粒表面及晶界位置的稀土活性元素可以填充晶界處的晶界空位,改善晶界附近的組織形態(tài),提高高溫抗蠕變性能。
圖3 Mg-Zn稀土合金元素分布位置和形態(tài)
此外,稀土元素之間的特征X射線能量差異比較小,在EDS譜圖上特征譜峰會出現(xiàn)嚴重的相互干擾重疊的現(xiàn)象,如下圖所示,電子探針EPMA搭載波譜儀WDS進行微區(qū)成分分析,可以很好的解決該問題,順利完成摻雜稀土元素含量的測定。
圖4 WDS和EDS成分分析的結(jié)果對比
XPS說:耐腐蝕氧化,因為有“防彈”外衣
圖5 島津X射線光電子能譜儀(XPS)Axis Supra+
鎂合金具有較活潑的化學(xué)性質(zhì),例如易與空氣中的氧進行反應(yīng),且在潮濕大氣、含硫氣氛、海水及其他含氯離子的介質(zhì)中容易腐蝕,在鎂合金表面制備轉(zhuǎn)化膜可以有效防止鎂合金的腐蝕。
XPS技術(shù)作為一種表面分析手段,主要用于檢測樣品表面~10 nm深度范圍內(nèi)的信息,因此十分適用于材料表面改性研究。分析得到的O、V元素精細譜測試結(jié)果可知,V元素主要以釩酸鹽的化學(xué)態(tài)形式存在,V 2p3/2結(jié)合能位于~517.0 eV;Mg元素主要以金屬態(tài)Mg(1303.4 eV)、表層自然氧化物Mg Oxide(1304.6 eV)的化學(xué)態(tài)形式存在,可初步判定該樣品表面采用的為釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜工藝。
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