AZ91-3Ca镁合金的组织结构和腐蚀行为

发布时间：2020-09-15 19:43

　　 本文采用了光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、超景深数字显微镜和电化学测试系统等多种实验分析方法,研究了AZ91-3Ca镁合金在400℃和500℃不同时间均匀化处理之后的组织结构的变化,并且研究了组织结构的变化对其耐蚀性能的影响。同时还研究了通过碱性、弱碱性和酸性溶液对AZ91-3Ca镁合金处理后生成的化学转化膜对合金表面的保护作用。实验结论如下:(1)铸态AZ91-3Ca主要由基体α-Mg相,β-Mg_(17)Al_(12)相和(Mg,Al)_2Ca相等构成,相界附近的α-Mg基体中Al元素的含量高于距离相界较远的α-Mg基体中Al元素含量。(2)铸态AZ91-3Ca镁合金在温度为400℃条件下均匀化处理0.5~24.0h之后,β-Mg_(17)Al_(12)相和(Mg,Al)_2Ca相没有明显溶解,α-Mg基体中靠近相界的Al元素的分布明显趋于均匀。(3)AZ91-3Ca镁合金在500℃均匀化处理2.0 h后,β-Mg_(17)Al_(12)相完全消失,生成一种含有Mg,Al,Zn,Ca四种合金元素的四元相,该四元相呈蜂窝状。在500℃均匀化处理8.0 h后,α-Mg相中的Al元素已经分布均匀,500℃均匀化处理24.0 h后,合金烧损。(4)AZ91-3Ca镁合金在500℃均匀化处理的过程中,腐蚀机制发生变化,在未均匀化的试样中,腐蚀主要是电偶腐蚀,均匀化处理16.0 h后,试样主要表现为均匀腐蚀,耐蚀性能最佳,自腐蚀电位为-1330mV,电流密度为1.222×10~(-4)A/cm~2,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中浸泡32.0 h后的腐蚀速率为0.11mg/cm~2h。其主要原因是基体中的Al元素含量增加,提高了合金的自腐蚀电位。(5)经过NaOH水溶液处理后的化学转化膜呈絮状,由Mg(OH)_2和CaO组成,合金表面的转化膜在各相都分布比较均匀,基体α-Mg相的絮状膜比较均匀致密,β-Mg_(17)Al_(12)相的表面膜呈碎羽毛状,(Mg,Al)_2Ca相的表面膜呈深色絮状。经过NaOH水溶液处理后的AZ91-3Ca镁合金的腐蚀速率减慢。(6)经过NaF溶液处理后的化学转化膜主要由颗粒状的MgF_2构成,β-Mg_(17)Al_(12)相比(Mg,Al)_2Ca相更容易产生化学转化膜,导致其膜层分布不均匀,随着浸泡时间的延长,颗粒状层逐渐长大,经过96.0 h处理后的膜层厚约5μm。试样随着在NaF水溶液处理时间的延长,耐蚀性能逐渐提高。(7)经过磷酸盐-高锰酸钾处理后的AZ91-3Ca镁合金的表面呈典型的“干枯河状”,在pH=4.5的溶液中生成的化学转化膜对合金的表面保护作用较好,随着pH的降低,生成的化学转化膜对合金的保护作用降低。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

辽宁科技大学硕士学位论文1. 绪论镁合金具有密度小、较高的比强度和比刚度、降低噪音能力、电磁屏蔽性（抗干扰性能）、易于加工和易回收等优点，”工程材料。作为中国的优势金属，镁合金行业在国内经济中高，镁合金产量不断增加，为我国的经济增长做出了巨大的但是，镁的标准电极电位比较低，极易发生腐蚀。镁合金在化膜稀疏多孔，非常容易引起点蚀，使基体不能得到保护，导围受到很大的限制。因此，研究镁合金的耐蚀性能和表面处蚀，提高镁合金的使用年限，拓展镁合金的应用，具有非常重

图 1.2 镁的密排六方结构Fig. 1.2 The dense hexagonal structure of magnesium性变形导致镁的晶格构造发生变化，滑移面沿着滑移方向开始移动小于 225℃时，滑移面(0001)和滑移方向< 11 20>是镁合金中唯一可系。变形温度增大到 225℃以上时，滑移系增加了｛ 101 1｝< 11 20>和｛>，所以镁合金在较高温度变形时其塑性变好。孪晶主要出现在｛，在高温条件下｛ 101 3｝晶面上也可出现孪晶[3,4]。

图 1.2 镁的密排六方结构Fig. 1.2 The dense hexagonal structure of magnesium塑性变形导致镁的晶格构造发生变化，滑移面沿着滑移方向开始移动，当变形温度小于 225℃时，滑移面(0001)和滑移方向< 11 20>是镁合金中唯一可以开动的滑移系。变形温度增大到 225℃以上时，滑移系增加了｛ 101 1｝< 11 20>和｛ 101 1｝< >，所以镁合金在较高温度变形时其塑性变好。孪晶主要出现在｛ 101 2｝晶面上，在高温条件下｛ 101 3｝晶面上也可出现孪晶[3,4]。

【参考文献】

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本文编号：2819383