表面缺陷形貌对AZ31镁合金腐蚀行为的影响研究

为了研究带有犁沟类表面缺陷的轧态AZ31镁合金在典型海水服役环境中的腐蚀行为规律,通过预制可模拟量化的划痕缺陷,采用浸泡失重法和电化学测试分析法,并基于正交分析法,以腐蚀时间为比照,分析其腐蚀行为对此类缺陷宽度的敏感程度。结果表明,当犁沟宽度为4μm时,镁合金的初期腐蚀速率显著升高,稳定腐蚀阶段(5h)随划痕宽度增加,镁合金腐蚀倾向和腐蚀速率变大,耐腐蚀性降低,腐蚀产物主要为白色片状的Mg(OH)_2;缺陷宽度与腐蚀时间的显著性相当,为使用AZ31镁合金提供了缺陷宽度理论数值。     

纯镁和镁锂合金在中性3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法研究了纯Mg和Mg-Li合金在中性3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,采用扫描电镜观察了腐蚀后的表面形貌,利用XRD测试了腐蚀前后纯Mg和Mg-Li合金表面的组成成分,并用失重法测试了腐蚀速率。结果表明:腐蚀初期,纯Mg的腐蚀电流小于Mg-Li合金,纯Mg的腐蚀电位高于Mg-Li合金,纯Mg的电化学反应电阻大于Mg-Li合金。经过24h腐蚀后,纯Mg的腐蚀速率大于Mg-Li合金,且两者腐蚀形貌不同,纯Mg的腐蚀坑大而深,蚀坑数量少;Mg-Li合金的腐蚀坑小而浅,蚀坑数量多并且表面变黑。纯Mg的腐蚀产物主要为Mg(OH)2,Mg-Li合金的腐蚀产物主要为Mg(OH)2,LiOH,MgLi,Mg3Li7,Al2O3。     

Gd、Y 对ZK60 镁合金腐蚀行为的影响

通过盐雾腐蚀实验并结合SEM和XRD分析,研究了稀土元素对锻造态ZK60镁合金腐蚀行为的影响.结果表明,ZK60合金耐蚀性较差,而在ZK60中添Gd、Y后的合金,其耐蚀性明显提高.腐蚀时间相同时,两种合金的微观腐蚀形貌不相同,ZK60合金腐蚀坑的形成时间较早(14 d),而添加Gd、Y后的ZK60合金腐蚀坑的形成时间较晚(21 d),添加Gd、Y后ZK60合金的腐蚀产物相对致密.两种镁合金的腐蚀产物均为Mg(OH)2,Mg(OH)2腐蚀产物膜极易发生开裂,形成网块状的腐蚀产物膜.腐蚀产物膜的进一步生长、开裂和脱落,加速了材料的腐蚀流失.     

氢氧化钠浓度对镁合金阳极氧化的影响

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等方法研究了AZ91D镁合金在含不同浓度氢氧化钠溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构。结果表明,在本研究给定工艺中,AZ91D镁合金的阳极氧化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段。阳极氧化过程中,随着NaOH浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花的电压值降低,阳极氧化膜表面的颗粒变小、孔隙率减小,膜层厚度减小;阳极氧化膜的主要组成是MgO,并含有少量的Mg3B2O6;NaOH浓度对阳极氧化膜耐蚀性影响较大,当NaOH浓度为40g/L时,膜层的耐蚀性能最好。     

Mg-Li-Ca表面气相扩散法制备氢氧化镁/硬脂酸 复合涂层的耐蚀性能

采用气相扩散法,在Mg-1Li-1Ca镁合金表面制备氢氧化镁/硬脂酸复合涂层,以提高镁合金的耐蚀性能。利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的表面形貌和化学成分进行表征;通过电化学实验和腐蚀浸泡实验研究复合涂层的耐蚀性能,探讨复合涂层成膜机理和耐蚀机理。结果表明:Mg-1Li-1Ca合金表面氢氧化镁涂层呈紧密排列的花瓣状多孔结构,硬脂酸涂层未明显地改变氢氧化镁涂层形貌;因其具有较低的表面能,表现出良好的疏水性,有效地阻止了腐蚀介质进入涂层内部,增强了涂层的屏蔽作用;氢氧化镁/硬脂酸复合涂层的腐蚀电流密度(1.45×10–7A/cm2)比Mg-1Li-1Ca合金基体腐蚀电流密度(2.70×10–5A/cm2)降低了两个数量级。交流阻抗值表明,此复合涂层的电荷转移电阻约为基体的200倍。说明此复合涂层有效地提高了镁合金的耐蚀性能。     

两种镁合金的化学处理

对AZ91D和AM50合金进行化学处理，用SEM和电化学方法来分析化学转化膜的表面形貌及在腐蚀性电解质中的稳定性。结果表明，铬酸盐处理时，AM50合金较AZ91D合金的成膜反应容易进行，成膜均匀，在3．5％NaCI水溶液中耐蚀性能好；而磷酸盐处理时，结果恰恰相反，AZ91D合金转化膜的性能优于AM50合金的膜。     

快速凝固Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金腐蚀性能的研究

研究了快速凝固Mg-5Zn-1Y-0．6Zr合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为。利用金相显微镜、SEM观察了合金的微观组织和腐蚀形貌。结果表明,快速凝固使合金产生非晶相、晶粒细化及微观组织均匀,均对耐腐蚀性能提高起到作用。在室温下,腐蚀速率随时间先增大,随后逐渐减小。XRD分析表明腐蚀后的主要产物是Mg（OH）2。通过极化曲线测试,表明合金耐蚀性能随冷却速率的提高而改善。     

ZrO2纳米颗粒含量对AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,利用单极性脉冲电源制备具有不同ZrO₂纳米颗粒含量的微弧氧化膜层,研究纳米ZrO₂颗粒对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响。采用扫描电子显微镜观察复合膜层的表面及截面形貌;同时利用X射线衍射仪分析不同ZrO₂纳米颗粒含量的膜层中的相组成;测试样品的电化学腐蚀性能。结果表明：当电解液中加入1 g/L ZrO₂颗粒时,纳米ZrO₂颗粒能够渗入微弧氧化膜层之中,封闭膜中原有的微孔和微裂纹等缺陷,膜层表面质量较好;随着电解液中ZrO₂颗粒含量由2 g/L增加到3 g/L时,膜层的裂纹明显增多,导致腐蚀介质容易进入膜层发生腐蚀,耐蚀性能下降;在电解液中添加纳米ZrO₂颗粒时,1～3 g/L范围内添加1 g/L ZrO₂纳米颗粒的微弧氧化膜层的耐蚀性能最好。     

电化学辅助沉积KH-570硅烷对AZ31B镁合金耐蚀性能的影响

采用电化学辅助沉积方法对AZ31B镁合金进行硅烷化处理,借助于动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学测试手段研究了γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)添加量对膜层质量及耐蚀性能的影响,并比较了利用羟基磷灰石(HA)颗粒、铈盐离子(Ce3+)两种改性物质改良硅烷溶液后所制得膜层的质量及耐蚀性能.结果表明:AZ31B镁合金经电化学辅助沉积硅烷处理后,表面生成一层均匀而致密的硅烷透明膜层,有效地减缓了镁合金的腐蚀行为,促使其自腐蚀电流密度大大降低;在硅烷电化学辅助沉积处理过程中,KH-570存在最佳添加量,当其添加体积约为8 mL时所制备出的硅烷膜层质量最好、耐蚀性能最佳;通过改良硅烷溶液,电化学辅助沉积制备的硅烷膜层质量进一步提高,Ce3+改良效果更佳.     

Cu含量对2219铝合金锻件及其焊接接头组织与性能的影响

采用力学拉伸实验、焊接实验、电化学阻抗谱(EIS)、循环阳极极化曲线(Tafel)以及金相和扫描电镜(SEM)等分析测试方法,研究Cu含量对2219铝合金锻件组织与性能的影响。结果表明:降低Cu含量,有利于减少2219铝合金基体内的残余结晶相,并有效抑制在合金焊接过程中粗大Al_2Cu相的析出,使基材和焊件的伸长率显著提高,强度略有下降;Cu在铝基体中形成Al_2Cu相诱导合金发生局部腐蚀,使材料的耐腐蚀性能变差,降低Cu含量能够减小合金的腐蚀倾向,改善合金的耐腐蚀性能。     

压铸镁合金腐蚀疲劳性能的研究

研究了压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气和模拟海水(3.5% NaCl溶液)环境中的疲劳行为.结果表明:压铸镁合金疲劳裂纹萌生于试样表面或近表面的铸造缺陷处;压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气环境中具有疲劳极限,其值分别约为100MPa和90MPa,而在模拟海水环境中该两种压铸镁合金均不存在疲劳极限;模拟海水严重恶化压铸镁合金AM50HP和AZ91HP的疲劳性能,并且随着施加载荷的降低,影响加剧;特别地,研究发现模拟海水对压铸AM50HP疲劳性能的恶化程度较压铸镁合金AZ91HP更为严重,且这种影响趋势与该两种镁合金的机械化学性能相一致.     

镁合金表面微弧氧化陶瓷膜耐蚀性能评价

在含有硅酸钠、氟化钠、氢氧化钾及甘油的电解液中对镁合金进行微弧氧化处理得到陶瓷膜,利用动电位极化曲线、电化学交流阻抗、循环阳极极化曲线以及腐蚀失重等实验手段对镁合金基体及经过微弧氧化处理后的试样的耐蚀性进行评价.结果一致表明经微弧氧化处理后镁合金的耐蚀性显著提高.     

载荷频率和热处理对压铸镁合金AZ91HP疲劳裂纹扩展速率的影响

在保留压铸态截面的条件下,通过对压铸(F)、固溶(T4)和峰时效(T6)三种热处理状态的压铸镁合金AZ91HP薄板试样在不同频率下的疲劳裂纹扩展速率试验结果的分析发现,疲劳裂纹扩展速率随着加载频率的提高而降低.固溶处理能够降低疲劳裂纹扩展速率,但随后的时效处理又加剧了疲劳裂纹扩展速率的提高.     

环保型镁合金阳极氧化工艺研究

利用正交实验方法对AZ91D压铸镁合金环保型阳极氧化成膜工艺进行了研究.结果表明环保型阳极氧化成膜工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,所得膜层的综合耐蚀性能优于传统含铬工艺DOW17所成的膜;阳极化膜层的主要成分是MgO和Mg3B2O6;膜层具为多孔结构,孔径较均匀;膜层的成分和结构是影响膜层耐蚀性能的主要因素.     

LY12CZ 合金相电化学腐蚀行为的研究

分别研究了LY12CZ合金中的纯铝（Al）、晶间化合物θ（CuAl2）、S（Al2CuMg）和MnAl6在含Cl-离子的中性溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,各合金相作为独立相在含Cl-离子的中性介质中均有点蚀敏感性,其中S相耐蚀性最差,L1相耐蚀性最好。各相点蚀主要是由于Al或Mg的阳极溶解所致,腐蚀产物主要是铝的不溶性氢氧化物、可溶性氯化物及镁的可溶性盐类。     

Effect of Cryogenic Treatment on Deformation Behavior of As-cast AZ91 Mg Alloy

The as-cast AZ91 Mg alloy samples were cryogenic treated with different time. Otherwise, optical microscope (OM), mechanical test, resistance test and XRD analysis were used to research the microstructure evolution and physical variation of the samples before and after cryogenic treatment (CT). Due to CT, the structure of as-cast AZ91 Mg alloy was changed from disordered solid solution to ordered solid solution. Firstly, the appearance of ordered solid solution leads to the improvement of peak stress after CT, because of ordered strengthening. Secondly, resistance and crystallographic lattice constant of the samples reduce obviously. Otherwise, the frame-type twinning which is created from matrix in the cryogenic environment could hinder the twin growth and cause the ordered strengthening.