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Mg-Ca合金在空气和火焰环境高温抗氧化性的对比研究
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1.徐州工程学院 机电工程学院;2.重庆大学材料科学与工程学院;3.慕尼黑工业大学

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基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金项目 (52405425);江苏省高等学校基础科学(自然科学) 研究面上项目(23KJB430039);江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究重大项目(21KJA460007);江苏省333高层次人才培养工程项目(2022-3-12-182)


Comparative study on high-temperature oxidation resistance of Mg-Ca alloys: in air and under flame exposure
Author:
Affiliation:

Fund Project:

National Natural Science Foundation of China the General (52405425); Project of Natural Science Research in Higher Education Institutions in Jiangsu Province (23KJB430039); Major Natural Science Research Project of Higher Education Institutions in Jiangsu Province; 333 High level Talent Training Project in Jiangsu Province (2022-3-12-182)

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    摘要:

    镁合金的发展和应用对高温抗氧化性提出了更高的要求,包括在空气和火焰中的氧化。作者之前分别研究了Mg-Ca合金在空气和火焰中的抗氧化性,发现了Mg-Ca合金在空气和火焰环境氧化行为不同。本文讨论了Mg-Ca在不同氧化环境中氧化行为和机理的差异。结果表明,Mg2Ca的氧化行为不同,其不利于空气中的氧化,但有利于火焰中的氧化。对于空气中的氧化,高Ca含量Mg-Ca合金表面形成的具有Ca积聚层的Mg-Ca-O氧化膜显示出良好的保护效果,且低Mg蒸汽压对氧化膜施加的力很小。然而,Mg2Ca上氧化膜的脱落导致了进一步的氧化。因此,高Ca含量的Mg-Ca合金显示出良好的保护效果。对于在火焰环境下氧化,熔融合金释放出Ca原子向外扩散,在高Ca含量的Mg-Ca合金中形成具有高Ca含量积聚层的Mg-Ca-O氧化膜显示出超强的保护作用。尽管熔融合金中Mg蒸汽压很高,但具有高Ca积聚层的Mg-Ca-O氧化膜仍显示出优异的保护效果。

    Abstract:

    The development and application of Mg alloys propose higher requirements on the oxidation resistance at high temperature, containing oxidation in air and in flame. Authors previous studied the oxidation resistance of Mg-Ca alloy in air and in flame respectively, and different oxidation behavior was found. In this paper, the difference of oxidation behavior and mechanism in different oxidative environments was discussed. Results show that Mg2Ca behaves different, which is unfavorable for the oxidation in air but beneficial for the oxidation in flame. For the oxidation in air, the Mg-Ca-O oxide film with Ca accumulation layer in Mg-Ca alloy with high Ca content shows good protective effect, and the low Mg vapor pressure exerts small force on the oxide film. However, the falling off of the oxide film on Mg2Ca results in the further oxidation. Hence, the Mg-Ca alloy with high Ca content show sound protective effect. For the oxidation in flame, the molten alloys free the Ca atoms to diffuse outward for the formation of Mg-Ca-O oxide film with accumulation layer of high Ca content in Mg-Ca alloy with high Ca content, which shows super protective effect. In spite of the high Mg vapor in the molten alloy, the Mg-Ca-O oxide film with high Ca accumulation layer show excellent protective effect.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

明玥,游国强,王晓溪,杨峰,张军. Mg-Ca合金在空气和火焰环境高温抗氧化性的对比研究[J].稀有金属材料与工程,,().[mingyue, youguoqiang, wangxiaoxi, yangfeng, zhangjun. Comparative study on high-temperature oxidation resistance of Mg-Ca alloys: in air and under flame exposure[J]. Rare Metal Materials and Engineering,,().]
DOI:[doi]

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  • 收稿日期:2024-10-15
  • 最后修改日期:2025-04-01
  • 录用日期:2025-04-21
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