樊建锋

( 1. 太原理工大学 材料科学与工程学院，太原 030024；2. 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原 030024)

Mg-Y-Ce 阻燃镁合金表面膜的阻燃机理

樊建锋1,2

( 1. 太原理工大学 材料科学与工程学院，太原 030024；2. 新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原 030024)

通过同时加入Y和Ce获得了阻燃效果优异的Mg-Y-Ce阻燃镁合金，实现了镁合金在大气条件下的无保护熔炼，Mg-Y-Ce合金由工业纯Mg(99.9%，质量分数)、Mg-25%Y(质量分数)中间合金和纯Ce(99.5%，质量分数)在电阻炉中于保护性气氛(CO2+0.5%SF6)下熔配而成。AES(PHI550 ESCA/SAM)和XRD(X’Pert Pro MPD)表面分析结果表明：当Mg-3Y-4.5Ce阻燃镁合金在高温下暴露于大气中时，其表面膜为双层膜，外层主要由Y2O3组成，而内层Y和Ce含量极低，以Mg和MgO为主。基于高温氧化热力学分析，建立了Mg-Y合金在高温下的选择性氧化模型，获得了Mg-Y合金能够发生选择性氧化的Y浓度阈值(约为7%，质量分数)。分析了Ce在Mg-Y合金选择性氧化中的第三元素效应，Ce起到了“吸气剂”的作用，可以抑制氧向合金内部扩散，从而抑制Y元素的内氧化。

阻燃镁合金；氧化膜；选择性氧化；第三元素效应

近年来，镁合金在汽车、电子和航天航空等领域中受到了极大关注[1-5]。然而，镁合金在熔炼和成形过程中极易发生氧化、燃烧、甚至爆炸，这不仅会给零件的成形与性能造成危害，还很容易伤害人体和污染环境，因此，镁合金研究的一个重要课题是如何阻止镁合金在高温下的燃烧氧化。目前，常用的阻燃方法是熔剂保护法与气体保护法。但是，这两种方法的使用都因其存在难以避免的缺陷而受到限制，如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金性能，熔炼、浇注设备和工艺复杂而增加了成本等[6-9]。……