AZ91+x%La合金腐蝕行為的研究.pdf

1、在資源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的大背景下，鎂及鎂合金以低密度、高比強(qiáng)度、良好的加工性能和可以再回收利用等優(yōu)異的特征逐漸成為交通、通訊和航空航天等領(lǐng)域的輕金屬材料，被稱為“21世紀(jì)綠色工程材料”。近年研究發(fā)現(xiàn)，AZ91+RE鎂合金具有易鑄造加工、強(qiáng)度高、成本低等特點(diǎn)，將被廣泛地應(yīng)用于多種機(jī)械部件。但因Mg電極電位(-2.37V)低、化學(xué)性質(zhì)活潑、易同其它元素或夾雜物形成原電池引起電偶腐蝕和合金表面難于形成穩(wěn)定的保護(hù)膜而制約其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

2、。
　　 目前，導(dǎo)致鎂合金應(yīng)用發(fā)展緩慢的主要原因之一是未能很好地解決其耐蝕性能差的問(wèn)題。因此，研究、分析、探討和掌握鎂合金的腐蝕機(jī)理以不斷豐富和完善鎂合金腐蝕理論的研究是提高鎂合金耐蝕性能、擴(kuò)大鎂合金工業(yè)應(yīng)用范圍的重要途徑。
　　 為此，本研究作為微量稀土改善鎂合金耐蝕性能的基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)，以工業(yè)用AZ91和純La為原料，制備出不同La含量的AZ91合金試樣。用靜態(tài)失重、電化學(xué)和鹽霧腐蝕方法測(cè)定AZ91+x％La(x分別為

3、0、0.063、0.165、0.432、0.646)合金的耐蝕性能，在此基礎(chǔ)上用OM、SEM電鏡和XRD衍射儀分析，測(cè)定和表征AZ91+x％La合金試樣的組織結(jié)構(gòu)、腐蝕形貌和腐蝕產(chǎn)物等;并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、腐蝕產(chǎn)物形貌等表征分析結(jié)果和靜態(tài)失重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立AZ91合金腐蝕反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型。用該模型測(cè)算的表觀腐蝕系數(shù)k和微觀檢測(cè)分析結(jié)果，分析、研究La含量、晶粒尺寸、物相形態(tài)對(duì)AZ91耐蝕性能的影響，研究、探討提高鎂合金耐蝕性能的作用機(jī)理。為

4、不斷豐富和發(fā)展鎂合金腐蝕理論及擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 實(shí)驗(yàn)與理論分析結(jié)果表明:
　　 1.在靜態(tài)失重實(shí)驗(yàn)中，加入微量La元素，可降低合金的腐蝕速率，提高合金的耐蝕性能;當(dāng)La含量為0.165％時(shí)，AZ91鎂合金的腐蝕速率從原AZ91合金的8mg·cm-2·d-1降低到1 mg·cm-2·d-1。腐蝕產(chǎn)物主要是Mg(OH)2、Mg6Al2(OH)18·5H2O和少量的Mg17Al12。
　　

5、 2.在電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，加入微量La元素，可提高AZ91合金腐蝕電位，降低腐蝕電流，提高合金耐蝕的熱力學(xué)性質(zhì);當(dāng)La含量為0.165％時(shí)，腐蝕電位由-1.400V提高至-1.328V，腐蝕電流由0.527mA降低到0.014mA。
　　 3.在鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)中，含La的AZ91合金表面腐蝕程度比AZ91鎂合金小，且以3號(hào)合金(La含量為0.165％)的表面腐蝕最輕，即耐蝕性能最好。
　　 4.AZ91合金靜態(tài)腐蝕反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模

6、型測(cè)算結(jié)果表明，表觀腐蝕速率常數(shù)k與合金晶粒尺寸d服從于k=0.41ln d-1.36函數(shù)式;表觀腐蝕速率常數(shù)k與La含量服從k=0.36 exp(-25La％)+0.22函數(shù)式。其中kmax為0.58μm/h，kmin為0.17μm/h。這是因?yàn)榧尤腈V合金的La，不僅有細(xì)化晶粒、改變?chǔ)孪?Mg17Al12)和Al11La3相分布方式的作用，且在鎂合金中形成耐蝕保護(hù)膜，把腐蝕行為由點(diǎn)蝕變?yōu)榻z狀腐蝕降低k，而提高鎂合金的抗蝕能力。