Y含量对Mg-Zn-Y合金耐腐蚀性能的影响

发布时间：2020-05-12 21:17

【摘要】：采用金属型铸造制备Y含量分别为1%、2%、3%的Mg-Zn-Y合金。利用光学显微镜、X射线衍射及扫描电镜对三种合金的铸态组织、相成分及表面腐蚀形貌进行了分析。采用浸泡试验和电化学试验对该合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为进行研究。结果表明:随着Y含量的增加,合金组织逐渐细化;且合金中第二相由球状、短棒状、条状及网状的混合结构转变成单一的连续网状结构。在试验研究的Y含量范围内,合金元素Y的添加提升了该合金的耐腐蚀性能,Y含量为3%的合金耐腐蚀性能最佳。
【图文】：

HotWorkingTechnology2017,Vol.46,No.20图1试验合金的铸态微观组织Fig.1As-castmicrostructureoftestingalloys(a)合金Ⅰ(b)合金Ⅱ(c)合金Ⅲ50μm50μm50μm型铸造方法制备了三种不同Y含量的Mg-Zn-Y合金，其名义成分如表1所示。所用原料为纯Mg（99.9%）、Zn（99.9%）和Mg-25%Y中间合金，按照设计成分进行配比，升温至730℃进行熔炼，待合金全部熔化后，搅拌静置20min，再捞渣浇注，浇注在预热200℃的金属模具中进行。铸锭尺寸为准130mm×110mm。1.2性能检测在三种合金铸锭的同一部位切取试样，采用XGP-100型光学显微镜进行合金的微观组织观察。采用X射线衍射仪进行合金的相分析。通过浸泡试验和电化学试验进行合金腐蚀性能的研究。采用HitachiS-3400N扫描电镜（SEM）对腐蚀后合金表面的微观形貌进行观察。1.2.1浸泡试验将合金线切割加工成准20mm×3mm圆片作为浸泡试样，在其边缘钻出准2mm的小孔用来悬挂。以3.5%NaCl溶液作为腐蚀介质，试验温度为20℃。先将三种合金试样经打磨、清洗、吹干后用精度为0.1mg的电子天平称量腐蚀前试样质量（W0，mg）。将试样浸泡在腐蚀介质中，达到腐蚀时间取出，并置于沸腾15%CrO3+1%AgNO3溶液中去除腐蚀产物，经清洗吹干后称取试样腐蚀后质量（W1，mg）。由式v=（W0-W1）/At计算合金的腐蚀速率v,mg·cm-2·h-1，式中：A为试样表面积，cm2；t为浸泡时间，h。取三个试样的腐蚀速率平均值为最终试验结果。1.2.2电化学试验将合金线切割加工成10mm×10mm×10mm作为电化学试验试样。腐蚀液和试验温度与浸泡试验相同。试验使用CHI604C电化学工作站，采用标准的三电极体系，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极，试验合金为工作电极，测试?

《热加工工艺》2017年10月第46卷第20期30002500200015001000500020001500100050001200010000800060004000200002θ/(°)CPS→204060801002θ/(°)204060801002θ/(°)20406080100α-MgⅠ-相(Mg3Zn6Y)W-相(Mg3Zn3Y2)α-MgW-相(Mg3Zn3Y2)α-MgⅠ-相(Mg3Zn6Y)W-相(Mg3Zn3Y2)图2试验合金的X射线衍射谱图Fig.2X-raydiffracionpatternsoftestingalloys(c)合金Ⅲ(a)合金Ⅰ(b)合金Ⅱ局部腐蚀区局部腐蚀区图3试验合金在3.5%NaCl溶液中浸泡24h的宏观形貌Fig.3Macromorphologiesofcorrosionsurfacesoftestingalloysafterimmersionin3.5%NaClsolutionfor24h图4试验合金在3.5%NaCl溶液中浸泡24h的SEM形貌Fig.4SEMmorphologiesofcorrosionsurfaceoftestingalloysafterimmersionin3.5%NaClsolutionfor24h腐蚀坑第二相腐蚀孔腐蚀孔50μm50μm50μm(c)合金Ⅲ(a)合金Ⅰ(b)合金Ⅱ着时间的延长，气泡量逐渐增多，表面腐蚀区域不断扩展。三种合金浸泡在3.5%NaCl溶液中24h的平均腐蚀速率依次为：0.284、0.185和0.154mg·cm-2·h-1。可见随着Y含量的增加，合金的腐蚀速率明显降低，合金Ⅲ的腐蚀速率最小，比合金Ⅰ下降约46%。浸泡试验表明：在所研究的Y含量范围内，Y的添加显著提升了合金的耐腐蚀性。当加入3%Y时，，合金的耐蚀性能最佳。图3为试验合金在3.5%NaCl溶液中浸泡24h的宏观腐蚀形貌。可见，三种合金发生了不同程度的腐蚀。随着Y含量的增加，被腐蚀（灰白色疏松的腐蚀产物覆盖）的合金表面积依次减小，腐蚀程度逐渐减轻。合金Ⅰ表现出全面腐蚀特征，合金Ⅱ、Ⅲ均表现出局部腐蚀特征。图4为试验合金

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