MG-GD-Zn长周期镁合金腐蚀性能的研究

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含有长周期有序堆垛结构(LPSO)的镁合金由于其优异的力学性能,尤其是高温力学性能而备受关注。然而,由于镁的电位很负,镁合金的耐腐蚀性能很差,这种具有高性能的长周期镁合金也不例外,大大限制了镁合金的广泛应用。因此,研究长周期镁合金在腐蚀介质中的腐蚀行为就成为当下极为迫切的需求。  本文采用常规铸造的方法并结合热处理制备出Mg-Gd-Zn、Mg-Gd-Zn-Zr长周期镁合金,借助OM、XRD、SEM、EDS和TEM对合金的微观组织和腐蚀形貌进行分析。用失重法、析氢法和电化学方法对长周期镁合金的腐蚀性能进行研究。研究结果如下所示:  (1)热处理后,Mg-Gd-Zn合金中的共晶相转变为14H型长周期堆垛有序结构相(LPSO)。随着Mg-Gd-Zn镁合金中Gd含量的增加,长周期相的体积分数增加,且其分布由不连续转变为半连续或部分连续。  (2)时效处理后,与铸态Mg95.5Gd3.5Zn1镁合金相比,Mg95.5Gd3.5Zn1合金的耐腐蚀性能明显提高。这主要是由于共晶组织和长周期相在成分和结构上存在差异,使得其和α-Mg之间的电位差不同,从而造成了不一样的腐蚀加速效应。其次,经过理论上的分析可以得到,析氢反应在共晶组织上容易发生,从而加速Mg原子的溶解,使得铸态合金的耐腐蚀性下降。  (3)长周期相与其它镁合金中的第二相一样,在合金中作为阴极相与阳极相α-Mg形成电偶腐蚀,加速其周围α-Mg的腐蚀。  (4)比较铸态(F)、固溶(T4)和时效(T6)三种不同状态Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金的腐蚀行为,得到F态合金的抗蚀性能最好。这是由于F态合金晶界上存在连续分布的网状共晶组织,具有这种分布状态的组织对腐蚀的扩展有阻挡作用。并且,由于微量Zr元素的添加,使得合金表面膜的致密性和均匀性得到了改善,从而降低了铸态合金的腐蚀速率。T4态Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金的耐蚀性能位于F合金与T6合金之间。这是因为T4态合金中第二相的形貌、数量和分布相对于铸态合金有了明显的变化,其连续性变弱,主要作为阴极相加速基体的腐蚀,且由于组织分布不均匀,导致电化学反应不均匀,使得合金表面上形成的腐蚀膜没有均匀地覆盖在基体上,减小了对基体的保护作用。T6态Mg95.8Gd3Zn1Zr0.2合金的耐腐蚀性能最差。T6态合金中第二相与α-Mg基体形成的阴阳极面积比率最大,因此,T6合金表面的电偶腐蚀比较严重。此外其表面上的腐蚀产物膜比较疏松,对腐蚀液中的有害离子Cl-的阻碍能力较弱,因此,这使得T6态合金的耐腐蚀性能最差。
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