氮气气氛下阻燃镁合金及其阻燃机理研究

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1、摘要喷射成形技术是制备高性能大尺寸快速凝固镁合金的有效方法。在喷射成形镁合金工艺中，采用氮气作为雾化气体有极高的性价比优势。但氮与镁容易发生反应，如何保障喷射成形过程中的安全性是氮气喷射成形镁合金的首要问题。本文主要采用合金化的方法，研究镁合金在氮气气氛下的阻燃性能，并优化喷射成形工艺参数，以期安全制备高性能喷射成形镁合金。根据热力学计算，论文选取Y、Ce、Nd和Ca等元素作为合金化元素，采用自制装置对块状镁合金在氮气气氛下的阻燃性能进行了研究。用热重分析仪对粉末状镁合金氮气气氛下的阻燃性能进行了研究，并用热重分析仪对镁合金进行了氮化动力学分析。采用x射线衍射、扫描电镜和能谱分析了Mg-Ca合

2、金表面氮化膜。结果表明，添加Y、Ce、Nd和Ca能显著提高镁合金燃点，Ca的阻燃效果最好。在500℃和600℃时Mg．ICa、Mg-5Ca和Mg．5Y的氮化过程遵循抛物线规律。Mg．Ca合金氮化膜主要由Ca3N2、Mg_3N2和CaM92N2组成，氮化膜非常致密，由大量的不规则颗粒密排堆积而成的。采用氮气作为雾化气体，通过喷射成形技术安全的制备了Mg．7A1．1．5Zn-．4．5Ca-INd合金。该合金晶粒细小，组织分布均匀，拉伸强度达到450MPa，延伸率为7％。关键词：镁合金；阻燃；氮气；氮化动力学；喷射成形AbsttactABSTRACTSprayformingtechnologyisa

3、lleffectivewaytopreparehigh-peTforlTlancelarge·sizerapidilysolidifiedmagnesiumalloys．Ithashighcostperformanceadvantagetousenitrogenastheatomizationgasofsprayformingmagnesiumalloytechnology,however,magnesiumreactwithnitrogeneasily．Theproblemofusingnitrogenastheatomizationgasofsprayformingmagnesiumall

4、oytechnologyishowtoassllrethesafetyofsprayforming．Inordertopreparehi曲-performancemagnesiumalloyssafelybysprayforming,alloyingWasusedtopreventmagnesiumalloysfromrtitriding,theignitionproofpropertiesofmagnesiumalloyswerestudied,andsprayformingprocessparameterswereoptimized．Inthepre辩ntdissertation,igni

5、tionproofalloyingelementswereselectedbythermodynamiccalculation．TheignitionproofpropertiesofblockmagnesiumwithadditionofYCe，NdandCaundernitrogenatmospherewerestudiedbyhomemadedevice．TheignitionproofpropertiesofmagnesiumalloypowdersandthenitridationdynamicsCUEVCSwerestudiedbythermogravimetricinstrume

6、nt．X-raydiffraction,scanningelectronmicroscopyandenergyspectrumwereemployedtostudythesurfacenitridingfilmofMg-Caalloys．TheresultsshowthattheadditionofYCe，NdandCacansignificantlyimprovetheignitionofmagnesiumalloysundernitrogenatmosphere，andCaisthemosteffectiveelementforheighteningignition-point．Theni

7、tridationdynamicscurvesofMg·1Ca,Mg·5CaandMg-5Ymeasllredat500。Cand600。Cfollowtheparabolic··linelaw．ThenitridingfihnofMg--CaalloyscomposedofCasN2，M93N2andCaM92N2．Nitridingfillisverydenseandaceumulatedcl