Mg-Al和Mg-Li镁合金板在NaCl水溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法分别研究了AZ31镁合金轧制板、AZ80镁合金轧制板、ZE42镁合金热挤压板、LZ91镁合金轧制板和LA101镁合金热挤压棒等5种不同的镁合金在质量浓度为5.0%氯化钠水溶液中的腐蚀行为。采用失重法测量每一种合金的腐蚀速率,并且采用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀产物的形貌,利用X射线衍射仪(XRD)分析了每种镁合金的相组成。结果表明:电势分布较为均匀的镁合金可减小镁合金的微电偶腐蚀趋势,5种镁合金板(棒)材在NaCl水溶液中的腐蚀速率由低到高的顺序是:AZ80AZ31LA101LZ91ZE42。经36 h浸泡腐蚀后,在NaCl水溶液中镁合金表面主要被腐蚀产物Mg(OH)_2所覆盖,且随着浸泡时间延长,所有镁合金均呈现出明显的点蚀特征,阳极溶解和局部腐蚀程度加重,发生析氢反应,最后变为均匀腐蚀。     

轧制方式对镁合金生体腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了轧制方式(常规轧制和一道次高应变速率轧制)对镁合金(纯镁,Mg-4Zn,Mg-4Zn-0.3Ca和ZK60)在Hank’s溶液中腐蚀行为的影响.结果表明:与常规轧制态相比,高应变速率轧制态镁合金在长时间浸泡过程中平均腐蚀速率较低,抗拉强度下降幅度较小,耐腐蚀性能明显提高,可归因于晶粒细化、再结晶程度较高、孪晶较少和残余第二相相对粗大等;轧制态合金中第二相较少且较细小,表现为相对均匀的丝状腐蚀.     

β-Mg17Al12相含量对AZ91镁合金腐蚀行为的影响

采用不同的时效工艺制备不同β-Mg17Al12相含量的AZ91镁合金.通过在重量百分比为3.5%的NaCl水溶液静态浸泡腐蚀实验研究β相对镁合金腐蚀行为的影响,通过腐蚀形貌、腐蚀失重率及电化学腐蚀电流、电位等进行验证实验.结果表明AZ91镁合金的腐蚀过程主要分为α-Mg的溶解、微电偶腐蚀、Mg(OH)2钝化膜的形成及β...     

新型可焊6005A铝合金的腐蚀行为

采用电化学交流阻抗谱,极化曲线以及浸泡腐蚀实验研究了Cu含量变化对高速列车用6005A铝合金电化学腐蚀行为的影响.结果表明:在商用6005A铝合金基体中添加适量的Cu元素,可有效提高氧化膜的致密性.当添加Cu质量分数为0.4%时,轧制态6005A铝合金电化学交流阻抗图谱中腐蚀反应电阻Rct值较大,双电层电容Q2值较小,极化曲线出现了较宽电位范围的阳极钝化区.但合金自腐蚀电流小幅增加,显示合金局部耐蚀性下降.在质量分数为3.5%NaCl溶液中进行的浸泡实验显示,随着浸泡时间的延长,自制6005A铝合金依次发生点蚀、晶间腐蚀和剥蚀.合金表面氧化膜致密性是影响材料抗腐蚀能力的主要因素.     

时效处理对Mg-4Zn合金组织及耐蚀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、静态浸泡及电化学测试手段研究了时效处理对高应变速率轧制Mg-4Zn合金板材微观组织和耐腐蚀性能的影响.结果表明:轧制态Mg-4Zn合金组织由细小均匀的动态再结晶晶粒组成,平均晶粒尺寸为3μm,合金内部析出相分布不均匀,局部区域存在位错;预时效(70℃/10 h)处理后合金内部析出大量GPI区(长度3～10 nm,宽约2～3个原子间距)和球状GPII区(直径4～10 nm);70℃/10 h+160℃/2 h时效处理后合金内部位错密度显著降低且析出相分布更为均匀;Mg-4Zn合金在Hank's溶液中的腐蚀形式为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合;随着时效时间的延长,其耐腐蚀性能呈现先升高后降低的趋势.时效2 h时合金的耐蚀性达到最佳(平均腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,腐蚀膜厚约6.3μm,腐蚀电位为-1.41 V,腐蚀电流密度为11.8μA/cm2),可归因于时效后位错密度降低、析出相分布更为细小均匀.     

多向锻造道次对Mg-5.21Li-3.00(Al-Si)-2.16Sn-1.90Y-0.93Er合金组织性能的影响

为了提高镁锂合金强度,采用多向锻造制备了一种新型Mg-5.21Li-3.00(Al-Si)-2.16Sn-1.90Y-0.93Er合金,采用光学显微镜、X射线衍射仪与拉伸试验机研究其组织与性能。研究表明：多向锻造可以有效提高该合金的综合力学性能。通过拉伸实验可知,该合金经过9道次多向锻造,极限抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为239 MPa、165 MPa、26.2%。经过9道次的多向锻造后实现最佳晶粒细化,9道次下的晶粒尺寸同铸态相比细化了95%。在多向锻造后的该合金中观察到D型和D+C型Portevin-Le Chatelier效应,并讨论了Portevin-Le Chatelier效应与孪晶之间的关系。X射线衍射分析表明,该合金在室温下存在α-Mg相、Al₂Y、AlLi、Mg₂Si和Mg₂Sn金属间化合物。     

镁锂合金表面碳化物膜层制备及其耐腐蚀性能表征

将镁锂合金浸渍于高温的苯溶液中,使其发生反应并在基体上形成碳化物膜层,采用SEM、XRD等分析了膜层的组织和结构,利用失重法、析氢法和盐雾腐蚀等研究了膜层的耐腐蚀性能.结果表明,利用苯作为浸渍液时,合金表面生成的碳化物涂层比较稳定,不易被腐蚀,使镁锂合金的耐腐蚀性能明显提高.     

Fe-Cr合金在含Cl~-和SO_4~(2-)离子溶液中的腐蚀行为

为研究Fe-Cr合金在含Cl-和SO2-4离子溶液中浸泡的腐蚀行为,采用显微激光拉曼光谱技术进行腐蚀产物分析,并进行线性极化和交流阻抗电化学测试明确腐蚀机理。研究结果表明,Fe-Cr合金含有大量Cr更容易形成钝化膜,在浸泡初期Fe-Cr合金腐蚀速度很小。随着浸泡时间增加,维钝电流密度呈现先增加而后明显减小的趋势,说明钝化膜不断加强,钝化膜起到较好的阻碍Cl-和SO2-4阴离子侵蚀作用。在酸性溶液中,Fe-Cr合金钝化的同时也发生着点蚀,且随着浸泡时间的增长而加剧。Fe-Cr合金在浸泡150 h后,在三角晶界及其附近的晶界更易出现腐蚀产物,这是由于模拟溶液中含有大量Cl-离子,致使钝化膜破损。而在Fe-Cr合金的腐蚀产物中出现CrOOH,对腐蚀有抑制作用。     

La含量对AZ91镁合金耐蚀性能的影响

利用失重法和动电位极化法研究了添加La(w(La)=0%～0.65%)的AZ91合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为,用SEM、EDS、XRD的表征结果分析La对AZ91镁合金腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀电位及腐蚀电流的影响,并探讨其作用机理。结果表明,静态失重实验中,随La含量的增加,AZ91镁合金的腐蚀速率明显降低;电化学实验中,随La含量的增加,镁合金的腐蚀电位提高,腐蚀电流降低;当La的质量分数为0.16%时,AZ91镁合金的耐蚀性能最好,其腐蚀速率从8mg/(cm2.d)降低到2 mg/(cm2.d),腐蚀电位由-1.400 V提高至-1.328 V,腐蚀电流由0.527 mA降低到0.014 mA。La的加入对AZ91镁合金耐蚀性的机理是:La可使晶粒细化,改变β相的形貌,形成了强化相,并提高基体的电极电位,从而提高AZ91镁合金的耐蚀性能。     

01420铝锂合金的粒子激发再结晶形核

通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜观察,研究01420铝锂合金的第二相粒子对激发再结晶形核和晶粒大小的影响。研究结果表明:在300℃时随着时效时间的延长,基体析出直径大于0．80μm的第二相粒子的密度逐渐增大,在48 h时达到峰值;轧制变形时,在这些粒严周围形成的强烈变形区是再结晶晶粒的形核位置。时效后析出的大尺寸粒子为S(Al2MgLi)相和β(Mg2Al3)相,其中大多数为S相,而该质点脆性极大,在轧制时破碎成小粒子,很难起到粒子激发形核的作用,时效后析出的大尺寸质点(直径大于0．8μm)密度约为再结晶晶粒密度的20倍。01420铝锂合金经470℃／2h固溶处理、300℃／48 h时效、81％轧制变形及500℃／10 min再结晶退火后,得到的平均晶粒尺寸约为10μm。     

Cr合金在含Cl-和SO42-离子溶液中的腐蚀行为

 为研究Fe-Cr 合金在含Cl^-和SO₄^2- 离子溶液中浸泡的腐蚀行为,采用显微激光拉曼光谱技术进行腐蚀产物分析,并进行线性极化和交流阻抗电化学测试明确腐蚀机理。研究结果表明,Fe-Cr 合金含有大量Cr 更容易形成钝化膜,在浸泡初期Fe-Cr 合金腐蚀速度很小。随着浸泡时间增加,维钝电流密度呈现先增加而后明显减小的趋势,说明钝化膜不断加强,钝化膜起到较好的阻碍Cl^-和SO₄^2- 阴离子侵蚀作用。在酸性溶液中,Fe-Cr 合金钝化的同时也发生着点蚀,且随着浸泡时间的增长而加剧。Fe-Cr合金在浸泡150 h 后,在三角晶界及其附近的晶界更易出现腐蚀产物,这是由于模拟溶液中含有大量Cl^-离子,致使钝化膜破损。而在Fe-Cr 合金的腐蚀产物中出现CrOOH,对腐蚀有抑制作用。     

AZ31镁合金微区电偶腐蚀的数值研究

结合水平集函数方法及移动网格技术,利用有限元法模拟分析了离散型β相分布和连续型β相分布的AZ31镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为,通过解Nernst-Planck方程得到腐蚀过程中AZ31镁合金/NaCl界面的电势、氯离子及镁离子浓度分布,并通过扫描离子选择性电极实验验证了此模拟方法的可行性.模拟分析表明,当β相离散分布在α相周边时,在与β相相邻的α相区域腐蚀速率最快,形成腐蚀缩颈坑,坑内氯离子富集,进一步加速了α相的腐蚀,最终β相逐渐脱离合金进入溶液;当β相连续分布在α相周边时,α相不断被腐蚀,最终α相全部溶解而只剩β相,求解随即停止.扫描离子选择性电极实验结果表明此模拟模型可以对镁合金的电化学腐蚀进行较好预测和判断.     

AZ31镁合金微区电偶腐蚀的数值研究

结合水平集函数方法及移动网格技术,利用有限元法模拟分析了离散型β相分布和连续型β相分布的AZ31镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为,通过解Nernst-Planck方程得到腐蚀过程中AZ31镁合金/NaCl界面的电势、氯离子及镁离子浓度分布,并通过扫描离子选择性电极实验验证了此模拟方法的可行性.模拟分析表明,当β相离散分布在α相周边时,在与β相相邻的α相区域腐蚀速率最快,形成腐蚀缩颈坑,坑内氯离子富集,进一步加速了α相的腐蚀,最终β相逐渐脱离合金进入溶液;当β相连续分布在α相周边时,α相不断被腐蚀,最终α相全部溶解而只剩β相,求解随即停止.扫描离子选择性电极实验结果表明此模拟模型可以对镁合金的电化学腐蚀进行较好预测和判断.     

等温热处理对挤压态镁锂合金组织、硬度及延伸率的影响

采用氩气氛下感应熔炼和正向挤压变形制备了Mg-7.5Li-3.5Al-1Zn-1Ce-0.5Sn镁锂合金板材,然后在真空热处理炉中对挤压态合金进行等温退火,并采用金相观察和布氏硬度测试研究了等温热处理对合金板材显微组织和布氏硬度的影响.通过金相显微镜观察表明,等温处理温度对合金显微组织的影响较大,在较低温度下,只发生两相的形态和体积分数的变化,合金几乎不发生或需要较长时间才发生静态再结晶.在较高温度下,合金快速发生再结晶,合金晶粒细化,但随着保温时间的延长,晶粒有所长大.不同的组织形态对应的硬度不同,α相呈球化时的硬度值最高.     

Ca对医用Mg-4Zn合金轧制板材组织与性能的影响

采用金相分析、扫描电镜分析和拉伸测试等手段研究了Ca含量(质量分数0.3%,0.6%和0.9%)对高应变速率轧制Mg-4Zn基合金板材显微组织、力学性能和耐生体腐蚀性能的影响.结果表明:加入Ca可以细化Mg-4Zn合金的动态再结晶晶粒,导致合金中残余第2相的含量增加和尺寸增大,并提高其抗拉强度和屈服强度.其中,Mg-4Zn-0.9Ca合金的抗拉强度和屈服强度分别为300 MPa和278 MPa,比基体合金分别提高了12.4%和68.5%.然而,合金的耐腐蚀性能和剩余抗拉强度随着Ca含量的增加而下降,可归因于合金中残余第2相含量的增加以及尺寸增大.Mg-4Zn合金板材中第2相比较细小、分布均匀,倾向于均匀腐蚀,在0.9%NaCl溶液中浸泡7d的平均腐蚀速率为0.80mg/(cm~2·d),浸泡7d,15d后的剩余抗拉强度分别为217 MPa和205 MPa.     

Zn对5083合金显微组织和力学性能的影响

研究了5083合金添加1.5%~5%Zn(质量分数)对合金显微组织和力学性能的影响.通过SEM和EDS对铸态、均匀化处理后和轧制态合金的微观组织进行了表征并测试轧制态合金的拉伸性能.结果表明:铸态合金随Zn含量的增加偏析程度增加,金属间化合物主要为富Mg和富Zn相.均匀化处理后的合金具有良好的轧制性能,均匀化处理后合金金属间化合物量明显减少,部分未溶金属间化合物是Mg_2Si和Al_3Fe相.轧制显著降低晶粒尺寸,轧制试样的晶粒尺寸约150 nm.随着Zn含量增加轧制态合金的屈服强度和抗拉强度增加,延伸率有所下降.     

直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高合金抗腐性的研究

TiN薄膜具有良好的抗腐蚀性,采用直流磁控溅射法低温下合成TiN薄膜可以节约能源,简化工艺.采用直流磁控溅射法在Mg-Li合金表面沉积TiN膜,TiN膜厚度约为1.6μm,靶材为纯度99.99%的钛靶.用X射线衍射仪(XRD)来表征薄膜的成分,薄膜的表面形貌用扫描隧道显微镜(SEM)以及原子力电子显微镜(AFM)来表征.将样品放入浓度为3.5%的NaCl溶液中进行腐蚀实验,结果镀TiN膜的镁锂合金样品析氢速率很慢;用SEM进行腐蚀表面观察,未镀TiN薄膜的合金表面比镀TiN薄膜的合金表面腐蚀严重,说明在Mg-Li合金表面沉积TiN薄膜提高了镁锂合金的抗腐蚀性.     

挤压对Mg-Zn-Sn-Al合金力学性能和腐蚀行为的影响

研究了铸态和挤压态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金的微观组织、力学性能和在质量分数3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明:铸态合金的平均晶粒尺寸为183μm;而挤压后合金的平均晶粒尺寸降低为9μm.挤压态与铸态Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金相比,抗拉强度由209 MPa提高到354 MPa,屈服强度由157 MPa提高到216 MPa,伸长率达到19.6%且呈现明显的韧性断裂特征.静态浸泡腐蚀和电化学实验表明,挤压态合金的耐蚀性明显低于相应的铸态合金.     

Nd对AJ61镁合金微观组织及腐蚀性能的影响

采用真空熔炼、氩气保护的方法制备了AJ61-xNd镁合金,研究了稀土元素Nd对AJ61镁合金微观组织的影响规律.采用静态失重法、极化曲线法研究了AJ61-xNd镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为.实验结果表明:随着Nd的加入,合金中出现Al2Nd、Al3Nd新相,合金晶粒得到细化,当Nd的质量分数为0.5%时合金晶粒最细.稀土元素Nd的加入显著降低了AJ61合金的腐蚀速度和腐蚀电流,提高了AJ61镁合金的平衡电位和腐蚀电位,显著改善了合金的耐腐蚀性能.在本实验范围内,当Nd质量分数为0.5%时,实验合金的耐腐蚀性能最好.     

双相Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的微观组织、力学性能和阻尼性能的协同调控与优化

镁锂合金是目前最轻的金属工程结构材料,具有密度低、比强度高、阻尼性能好等优点,在航空航天、兵器军工、3C等领域具有广阔的应用前景。但是现有的镁锂合金绝对强度较低,而现有提升镁合金强度的方式通常带来其阻尼性能的降低,因此,实现镁合金强度与阻尼的协同调控是研究者亟待解决的问题。本文旨在研究通过热挤压来实现双相Mg–Li–Zn–Mn合金的微观组织调控与优化,以期实现合金力学性能和阻尼性能协同调控。结果表明:Mg–8Li–4Zn–1Mn合金主要由α-Mg、β-Li、Mg–Li–Zn相和单质Mn组成。热挤压过程中,合金内部发生动态再结晶,合金的晶粒尺寸由铸态的50 μm细化到5.86 μm。挤压变形后,细小的析出相均匀分布在Mg–8Li–4Zn–1Mn合金中。挤压态合金的屈服强度( YS )、抗拉强度( UTS )和伸长率( EL )分别达到156 MPa、208 MPa和32.3 %,较铸态合金显著提升。挤压态和铸态Mg–8Li–4Zn–1Mn合金均呈现出优异的阻尼性能,在应变振幅为2?×?10?3时的阻尼值 ( Q?1 )分别为0.030和0.033,合金阻尼性能无明显变化。热挤压变形可以显著提高Mg–8Li–4Zn–1Mn合金的力学性能,而阻尼性能无明显变化,这表明基于合金化和热变形工艺协同调控,可以实现双相镁锂合金微观组织–力学–阻尼性能之间的协同调控,研究为后续高强高阻尼镁合金的研发提供重要的理论指导。