Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hành Vi Bùng Cháy của Hợp Kim Mg–Ca: Vai Trò của Tốc Độ Nhiệt
Tóm tắt
Nhiệt độ bùng cháy của các hợp kim nhị phân Mg–(1–3) wt% Ca đã được kiểm tra ở hai tốc độ gia nhiệt khác nhau: tốc độ gia nhiệt thấp (LHR) 25 °C/phút và tốc độ gia nhiệt cao (HHR) 45 °C/phút dưới lưu lượng không khí khô bổ sung ổn định 0.9 L/phút. Tại cả hai tốc độ gia nhiệt, nhiệt độ bùng cháy đều tăng với hàm lượng Ca trong hợp kim. Đối với mẫu LHR, nhiệt độ bùng cháy tăng từ 655 °C tại 0 wt% Ca lên 861 °C tại 3 wt% Ca. Đối với các mẫu HHR, sự gia tăng nhiệt độ bùng cháy thấp hơn, từ 658 lên 787 °C khi hàm lượng Ca tăng từ 0 lên 3 wt%. Đã quan sát thấy rằng các vùng kẽ giàu Ca, khi nóng chảy, có khả năng chống oxy hóa tốt hơn khi ở trạng thái rắn, một hiệu ứng có thể được quy về ΔG (thay đổi năng lượng Gibbs) của sự hình thành CaO từ các pha nóng chảy và rắn. Việc sử dụng LHR dẫn đến một lớp oxit mịn và nhiệt độ bùng cháy cao hơn, điều này có liên quan đến sự hình thành các bể nóng chảy rộng, trong khi HHR tạo ra sự oxy hóa không đều và nhiệt độ bùng cháy thấp hơn do sự oxy hóa sớm của các hợp kim liên kim loại rắn.
Từ khóa
#hợp kim nhị phân #Mg-Ca #nhiệt độ bùng cháy #tốc độ gia nhiệt #oxy hóa #pha rắn và nóng chảyTài liệu tham khảo
F. Czerwinski, Controlling the ignition and flammability of magnesium for aerospace applications. Corrosion Science86, 1 (2014). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.04.047.
X. M. Wang, X. Q. Zeng, Y. Zhou, G. S. Wu, S. S. Yao and Y. J. Lai, Early oxidation behaviors of Mg-Y alloys at high temperatures. Journal of Alloys and Compounds460, 368 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.06.065.
A. Prasad, Z. Shi and A. Atrens, Flammability of Mg-X binary alloys. Advanced Engineering Materials14, 772 (2012). https://doi.org/10.1002/adem.201200124.
P. Lin, H. Zhou, W. Li, M. Wang, Q. Guo, H. Tang and W. Li, Effect of yttrium addition and the powder size on oxide film and powder ignition temperature of AZ91D magnesium alloy. Journal of Alloys and Compounds481, 373 (2009). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.02.132.
G. Zhang, Z. Luo, H. Zhang and R. Chu, ignition-proof mechanism of magnesium alloy added with rare earth la from first-principle study. Journal of Rare Earths30, 573 (2012). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(12)60093-3.
P. Lin, H. Zhou, W. Li, W. Li, S. Zhao and J. Su, Effect of yttrium addition on the oxide scale of AM50 magnesium alloy. Corrosion Science51, 1128 (2009). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.03.010.
Y. J. Wu, L. M. Peng, S. Zhao, D. J. Li, F. Huang and W. J. Ding, ignition-proof properties of a high-strength Mg-Gd-Ag-Zr alloy. Journal of Shanghai Jiaotong University17, 643 (2012). https://doi.org/10.1007/s12204-012-1338-1.
D. S. Aydin, Z. Bayindir and M. O. Pekguleryuz, The high temperature oxidation behavior of Mg-Nd alloys. Part II: The effect of the two-phase microstructure on the on-set of oxidation and on oxide morphology. Journal of Alloys and Compounds584, 558 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.110.
N. Zhou, Z. Zhang, J. Dong, L. Jin and W. Ding, Selective oxidation behavior of an ignition-proof Mg-Y-Ca-Ce alloy. Journal of Rare Earths31, 1003 (2013). https://doi.org/10.1016/S1002-0721(13)60021-6.
J. F. Fan, C. L. Yang, G. Han, S. Fang, W. D. Yang and B. S. Xu, Oxidation behavior of ignition-proof magnesium alloys with rare earth addition. Journal of Alloys and Compounds509, 2137 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.10.168.
J. Rao, H. Li and H. Xue, Ignition-proof mechanism of ZM5 magnesium alloy added with rare earth. Journal of Central South University of Technology17, 28 (2010). https://doi.org/10.1007/s11771.
D. S. Aydin, Z. Bayindir, M. Hoseini and M. O. Pekguleryuz, The high temperature oxidation and ignition behavior of Mg–Nd alloys part I: The oxidation of dilute alloys. Journal of Alloys and Compounds569, 35 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.03.130.
F. Czerwinski, The early stage oxidation and evaporation of Mg-9%Al-1%Zn alloy. Corrosion Science46, 377 (2004). https://doi.org/10.1016/S0010-938X(03)00151-3.
C. Lu, X. Zeng, Q. Wang, W. Ding, Y. Lü, C. Zhai, Y. Zhu and X. Xu, Study on ignition proof magnesium alloy with beryllium and rare earth additions. Scripta Materialia43, 403 (2002). https://doi.org/10.1016/s1359-6462(00)00440-1.
W. Park, B. You, I. Chung, B. Choi and Y. Huang, Effect of be addition on the oxidation behavior of Mg–Ca alloys at elevated temperature. Metals and Materials International10, 7 (2009). https://doi.org/10.1007/bf03027357.
L. Yizhen, Z. Yunhu, Z. Yanping, Z. Xiaoqin, W. Qudong and D. Wenjiang, Influence of beryllium and rare earth additions on ignition-proof magnesium alloys. Journal of Materials Processing Technology112, 17 (2002). https://doi.org/10.1016/s0924-0136(00)00854-2.
Q. Tan, N. Mo, B. Jiang, F. Pan, A. Atrens and M. X. Zhang, Combined influence of Be and Ca on improving the high-temperature oxidation resistance of the magnesium alloy Mg-9Al-1Zn. Corrosion Science122, 1 (2017). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.03.023.
Q. Tan, N. Mo, C. L. Lin, B. Jiang, F. Pan, H. Huang, A. Atrens and M. X. Zhang, Improved oxidation resistance of Mg-9Al-1Zn alloy microalloyed with 60 wt ppm Be attributed to the formation of a more protective (Mg, Be)O surface oxide. Corrosion Science132, 272 (2018). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.01.006.
Q. Tan, N. Mo, B. Jiang, F. Pan, A. Atrens and M. X. Zhang, Oxidation resistance of Mg-9Al-1Zn alloys micro-alloyed with Be. Scripta Materialia115, 38 (2016). https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2015.12.022.
D. S. Aydin, Z. Bayindir and M. O. Pekguleryuz, The effect of strontium (Sr) on the ignition temperature of magnesium (Mg): A look at the pre-ignition stage of Mg-6 wt% Sr. Journal of Materials Science48, 8117 (2013). https://doi.org/10.1007/s10853-013-7624-y.
D. S. Aydin, Z. Bayindir and M. O. Pekguleryuz, High temperature oxidation behavior of hypoeutectic Mg-Sr binary alloys: The role of the two-phase microstructure and the surface activity of Sr. Advanced Engineering Materials17, 697 (2015). https://doi.org/10.1002/adem.201400191.
M. Sakamoto, S. Akiyama and K. Ogi, Suppression of ignition and burning of molten Mg alloys by Ca bearing stable oxide film. Journal of Materials Science Letters6, 1048 (1997).
B. S. You, W. W. Park and I. S. Chung, Effect of calcium additions on the oxidation behavior in magnesium alloys. Scripta Materialia42, 1089 (2000). https://doi.org/10.1016/S1359-6462(00)00344-4.
B. H. Choi, B. S. You, W. W. Park, V. Bin Huang and I. M. Park, Effect of Ca Addition on the Oxidation Resistance of AZ91 Magnesium Alloys at Elevated Temperatures. Metals and Materials International9, 395 (2003). https://doi.org/10.1007/bf03027194.
J. Lee and S. K. Kim, Effect of CaO composition on oxidation and burning behaviors of AM50 Mg alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China21, s23 (2010). https://doi.org/10.1016/S1003-6326(11)61054-6.
D. Lee, L. Hong and Y. Kim, Effect of Ca and CaO on the High Temperature Oxidation of AZ91D Mg Alloys. Materials Transactions49, 1084 (2008). https://doi.org/10.2320/matertrans.mc200799.
D. B. Lee, High temperature oxidation of AZ31 + 0.3 wt.% Ca and AZ31 + 0.3 wt.% CaO magnesium alloys. Corrosion Science70, 243 (2013). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.01.036.
J. K. Lee, H. H. Jo and K. Kim Shae, Effect of CaO addition on ignition behavior in molten AZ31 and AZ91D Magnesium alloys. Rare Metals25, 155 (2006). https://doi.org/10.1016/s1001-0521(08)60072-8.
S. K. Kim, J. K. Lee, Y. O. Yoon and H. H. Jo, Development of AZ31 Mg alloy wrought process route without protective gas. Journal of Materials Processing Technology187–188, 757 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2006.11.172.
N. V. R. Kumar, J. J. Blandin, M. Suéry and E. Grosjean, Effect of alloying elements on the ignition resistance of magnesium alloys. Scripta Materialia49, 225 (2003). https://doi.org/10.1016/S1359-6462(03)00263-X.
F. Czerwinski and F. Czerwinski, The reactive element effect on high-temperature oxidation of magnesium The reactive element effect on high-temperature oxidation of magnesium. International Materials Reviews60, 264 (2016). https://doi.org/10.1179/1743280415Y.0000000001.
M. Liu, D. S. Shih, C. Parish and A. Atrens, The ignition temperature of Mg alloys WE43, AZ31 and AZ91. Corrosion Science54, 139 (2012). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.09.004.
W. M. Fassell, L. B. Gulbransen, J. R. Lewis and J. H. Hamilton, Ignition Temperatures of Magnesium And Magnesium Alloys. Journal of Metals3, 522 (1951). https://doi.org/10.1007/BF03397342.
F. Czerwinski, Oxidation Characteristics of Magnesium Alloys. JOM64, 1477 (2012). https://doi.org/10.1007/s11837-012-0477-z.
Q. Tan, A. Atrens, N. Mo and M. Zhang, Oxidation of magnesium alloys at elevated temperatures in air: A review. Corrosion Science112, 734 (2016). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.06.018.