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本文利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、拉伸力学性能测试、硬度测试、腐蚀失重法、电化学极化曲线和阻抗谱测试(EIS)等手段,系统地研究了表面活性元素Sb对Mg-5Al-2Sr合金组织和性能的影响规律和作用机制,为高强韧性能耐热镁合金的研究开发和应用发展提供理论指导。研究结果表明,Mg-5Al-2Sr合金的铸态组织主要由枝晶α-Mg、沿晶界或分布在枝晶间的具有层状形貌的共晶或离异共晶的Al4Sr相以及具有块状形貌的三元Mg9Al3Sr相(τ相)组成。Sb的加入使合金中引入了一种颗粒状新相SbSr2,同时抑制了合金中三元τ相的形成。所有铸态合金中均未出现Mg-Al系合金中常见的Mg17A112相。加入0.3%的Sb不仅能够有效地细化合金基体组织,同时促进了合金中共晶Al4Sr的形成,使该相的分布更趋网状化;随着Sb含量的增加,SbSr2相的数量逐渐增多,网状分布的Al4Sr相开始断开;当Sb含量增至1.0%时,合金中Al4Sr相的形态基本呈链状不连续分布,颗粒状SbSr2相比较粗大,晶粒尺寸也较大。Mg-5Al-2Sr-xSb铸态合金的室温和高温(150℃)抗拉强度随着Sb含量的增加而增加,均在Sb的加入量为0.6%时达到最大值,分别为196MPa和168Mpa。与室温相比,高温时合金抗拉强度的降低幅度随着Sb含量的增加而加大。合金的室温和高温(150℃)延伸率、冲击韧性在Sb的加入量为0.6%时也均达到最大值,分别为9.1%、13.7%和21.6J·cm-2,在Sb的加入量为0.6%时铸态合金具有最好的综合力学性能。Mg-5Al-2Sr-xSb(x=0,0.6,1.0)合金的断裂机制为准解理断裂,Mg-5Al-2Sr-0.3Sb合金的断裂机制为沿晶断裂。Mg-5Al-2Sr铸态合金中加入0.3%的Sb能够显著提高合金的耐腐蚀性能。与Mg-5Al-2Sr合金相比,此时合金的腐蚀速率最小,为0.35mg·cm-2·d-1;合金的腐蚀电位明显正移,腐蚀电流密度降低了两个数量级,为1.074×10-5A·cm-2,线性极化电阻Rp明显增大;合金的电荷转移电阻Rt和表面膜电阻Rf有很大程度的提高,双电层电容CPE和表面膜电容Cf显著减小,感抗值很大。Mg-5Al-2Sr-xSb合金的腐蚀源于合金中块状的τ相或颗粒状的SbSr2相与它们周围的α-Mg形成电偶腐蚀进而诱发点蚀的过程,合金的腐蚀程度与颗粒相的数量和尺寸成正比。网状Al4Sr相的密集分布能够成为腐蚀的有效障碍,它不仅能减小金属的腐蚀面积,阻碍腐蚀的扩展,还能在自身表面形成稳定的钝化膜抑制电极反应和化学反应的进行。Mg-5Al-2Sr-xSb合金经过415℃/20h固溶处理后,合金组织中的Al4Sr相、三元τ相和SbSr2相整体表现出较高的热稳定性,只有部分共晶相端点的非平衡相发生了溶解,原来岛链状Al4Sr相的连续化程度有所减少。所有固溶态合金的室温抗拉强度和延伸率较铸态都有所升高,而屈服强度和硬度下降。抗拉强度在Sb的含量为0.6%时达到最大值,为228MPa,此时合金的延伸率也达到最大,为14.2%,固溶态Mg-5Al-2Sr-0.6Sb合金具有最好的综合力学性能。所有固溶态合金的断裂机制为准解理断裂。Mg-5Al-2Sr-xSb合金经200℃/24h时效处理后所有合金中枝晶偏析的现象都已消除。Mg-5Al-2Sr合金和Mg-5Al-2Sr-0.6Sb合金基体组织中岛链状Al4Sr相的连续化程度进一步降低,基本呈棒状或粒状分布,晶内有颗粒状β-Mg17A112相连续析出。Mg-5Al-2Sr-0.3Sb合金和Mg-5Al-2Sr-1.0Sb合金晶界附近有片状不连续β-Mg17A112相析出,并向晶内扩展。所有时效态合金的室温抗拉强度、屈服强度和硬度较固溶态都有所升高。抗拉强度、屈服强度、硬度值和延伸率在Sb含量为0.6%时均达到最大值,分别为247MPa、175MPa、97HV、5.5%,时效态Mg-5Al-2Sr-0.6Sb合金同样具有最好的综合力学性能。Mg-5Al-2Sr-xSb合金经200℃时效处理后都表现出时效硬化现象,均具有一个时效峰,分别为20h/90HV,16h/88HV,24h/97HV,28h/86HV。