银镁合金内氧化组织及断裂特征

周龙海，郑学军,2*，陈 昊，赵 涛

(1. 西安诺博尔稀贵金属材料股份有限公司，西安 710201；2. 西部金属材料股份有限公司，西安 710201)

银在大于400℃时能够对氧进行解离吸附，氧原子能够很容易地溶解在银基体中，由表面逐渐向里扩散，并且银的晶格畸变较小[1-2]。银中加入少量与氧亲和力强的镁等元素，在氧环境中加热而发生内氧化，产生大量弥散的氧化物粒子，使材料的硬度、耐磨性及电接触性能提高。内氧化合金的硬度、晶格常数、电阻率的变化与氧化的温度和时间、溶质含量有关。内氧化银镁合金主要应用于高温超导线的包套材料、开关及触点材料[3-4]。

瓦格纳定律(Wagner’s theory)基于氧化物瞬时形成、氧化物具有明确的化学计量假设，建立了微量合金元素的内氧化模型，氧化深度与氧化时间呈抛物线关系，与氧化环境中的氧溶解度和扩散系数呈正相关，且是温度相关的函数，与合金中的Mg溶质浓度和氧化物比例呈反相关[5]。

银镁合金内氧化时Mg首先占据晶格位置，O原子随后填充相邻的间隙位置，对于包含一个溶质原子的团簇，最多可以有6个O原子围绕其相邻的间隙位置[6]。Jang等[7]研究了内氧化的条件和机理，首先形成低化学计量的MgO相，再通过结合大量氧而聚结成团簇，这些团簇含有的氧比MgO多，形状不规则，然后通过释放过剩氧，从而向更紧凑和更稳定的MgO团簇转变[8]。Combe等[9-10]研究了低温和高温内氧化的特征，并分析了MgO的结构和晶格参数以及Mg-O团簇在银基体中的结构。Douglass等[11]和Charrin等[12]研究了银镁合金氧化带的形成，在高温和相对较高镁含量合金中，氧与镁的应力效应、成核、聚集形成阻挡层，使内部氧化带形成，试样表面形成富银的无氧化带区域。……