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合金元素及热加工工艺对镁阳极组织和性能的影响

张嘉佩  
【摘要】:镁阳极材料的耐腐蚀性能和电化学活性取决于材料的合金成分和组织形貌。本文研究了Hg、Ga、Sn和Zn四种合金元素及轧制、热处理工艺对镁阳极材料显微组织和电化学性能的影响,为制备高活性、低自腐蚀速率的镁阳极材料提供了理论依据。研究内容如下: 1.研究了Hg、Ga、Sn和Zn四种合金元素及含量对镁阳极显微组织和电化学性能的影响。结果表明:Mg-Hg、Mg-Ga、Mg-Sn和Mg-Sn二元镁阳极材料铸态组织均为a-Mg基体和基体与第二相组成的共晶组织;Hg元素显著改善了镁阳极合金的电化学活性,但增加了镁阳极的自腐蚀速率;Ga、Sn和Zn元素提高了镁阳极材料的耐腐蚀性能,对镁阳极的电化学活性影响不大。 2.研究了轧制和热处理工艺对Mg-Hg-Ga阳极材料的显微组织和电化学性能的影响。结果表明:400℃退火24 h基本消除了铸态Mg-Hg-Ga阳极的晶界偏聚,改善了Mg-Hg-Ga阳极材料的电化学性能。轧制态的Mg-Hg-Ga阳极材料在150℃~300℃退火时,基体中析出弥散分布的球状第二相。随着退火温度升高,析出相数量增多且尺寸增大,材料耐腐蚀性能下降,电化学活性先上升后下降。250℃退火时Mg-Hg-Ga阳极材料的综合性能最佳。 3.研究了合金元素Hg和Ga对镁阳极材料的活化机理。镁阳极材料溶解时,Hg、Ga元素被Mg还原成单质,和电极表面的Mg原子形成镁汞齐。镁汞齐与水迅速反应释放出新的Hg、Ga单质,继续沉积在电极表面与镁反应,如此循环促进活化;同时,Hg、Ga沉积层改变了镁阳极表面的腐蚀产物膜结构,机械隔离镁表面的腐蚀产物,从而使镁阳极材料的电位负移,促进活化。


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