稀土元素對AZ91鎂合金組織結(jié)構(gòu)和腐蝕行為的影響.pdf

1、鎂合金以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和豐富的資源,正廣泛地應(yīng)用于航空航天業(yè)、汽車工業(yè)和通訊電子等領(lǐng)域。但鎂合金的耐蝕性能較差,限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。在表面形成稀土轉(zhuǎn)化膜和在合金內(nèi)部添加稀土元素的方式是提高鎂合金的耐腐蝕性能的有效途徑之一。本論文采用析氫集氣、電化學(xué)阻抗、極化曲線、掃描電鏡、X-射線衍射等研究方法,以使用最廣泛的AZ91鎂合金為對象,研究了在鎂合金表面形成稀土轉(zhuǎn)化膜和在鎂合金自身添加稀土鈰和鑭元素對鎂合金結(jié)構(gòu)和腐蝕性能的影響規(guī)律。

2、本論文首先以硝酸鈰為主鹽成分進(jìn)行稀土鹽轉(zhuǎn)化膜的研究,在AZ91鎂合金表面形成無毒無污染的鈰鹽轉(zhuǎn)化膜,并采用電化學(xué)阻抗技術(shù)優(yōu)化了處理時(shí)間、溫度、硝酸鈰濃度和促進(jìn)劑等因素對膜層結(jié)構(gòu)對膜層結(jié)構(gòu)和膜層耐蝕性能的影響,獲得了最佳成膜條件：溫度35℃,時(shí)間為30min,處理液主鹽Ce(NO3)3的濃度為0.02mol/l和4ml/l H2O2。結(jié)果表明：優(yōu)化后的工藝能夠在AZ91鎂合金表面獲得宏觀黃色且致密,微觀具有微小裂紋并分層的膜層,表層Ce含

3、量較高。工藝優(yōu)化制備的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜能有效提高鎂合金的耐蝕性能,抑制陰陽極反應(yīng),自腐蝕電位提高250mV,自腐蝕電流密度降低達(dá)到2個(gè)數(shù)量級。長期全浸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明轉(zhuǎn)化膜能有效提高鎂合金耐腐蝕性能,浸泡60小時(shí)后,保護(hù)性大大降低。同時(shí)也制備了白色的鑭轉(zhuǎn)化膜,得到其最佳成膜條件：溫度45℃,時(shí)間為30min,處理液主鹽La(NO3)3的濃度為0.005mol/l。 第四章主要制備了不同稀土鈰和鑭含量的AZ91鎂合金,研究了稀土鈰和鑭對

4、AZ91鎂合金微觀結(jié)構(gòu),組成以及腐蝕電化學(xué)的影響。合金的微觀結(jié)構(gòu)分析表明：添加稀土鈰和鑭元素改善了AZ91鎂合金的微觀組織結(jié)構(gòu)。改變了合金中Al元素的分布,細(xì)化了合金中的β相,并且在合金中形成了MgAlRE(RE=Ce、La)相,其數(shù)量隨著Ce、La添加量的增加而減少。析氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入鈰和鑭后鎂合金析氫速度比未加稀土的AZ91慢14倍以上,其中添加鈰含量為1.32％的C3和添加鑭含量為1.82％的C6析氫速度相對AZ91分別為1/

5、68和1/47。對于添加同類的稀土元素而言,添加量最多的C3、C6稀土鎂合金析氫速度最慢。稀土鎂合金的極化行為結(jié)果表明,鈰鑭的添加,降低了其自腐蝕電流,比未添加稀土的AZ91的自腐蝕電流降低了2個(gè)數(shù)量級,電化學(xué)阻抗譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明,稀土鎂合金在浸泡初期,阻抗的復(fù)平面圖的實(shí)部和虛部都增大,擬合結(jié)果表明腐蝕速度降低大約2～6倍不等。稀土元素腐蝕形貌上分析,添加稀土后腐蝕面積有效減小,只發(fā)生在局部區(qū)域,并且腐蝕坑較未添加稀土的AZ91淺,耐腐