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触变成形AZ91D镁合金的腐蚀行为研究

徐卫军  
【摘要】: 本文以半固态金属成形加工工艺为背景,根据半固态触变成形特点选择了目前应用广泛的AZ91D镁合金作为研究对象。通过浸泡失重实验,析出氢气收集实验,化学分析以及电化学方法对触变成形AZ91D镁合金在不同浓度NaCl水溶液、不同pH值水溶液,兰州大气环境中的腐蚀行为进行了较为系统的研究,着重研究触变成形AZ91D合金腐蚀行为与传统铸造AZ91D合金腐蚀行为的差异,研究结果对触变成形AZ91D镁合金的实际应用具有一定的指导意义。结果如下: 1、在NaCl水溶液中,失重法和析出氢气法实验结果表明:触变成形AZ91D镁合金耐蚀性高于传统铸造AZ91D合金。腐蚀速率随着NaCl浓度减小而降低。在NaCl溶液中,触变成形AZ91D镁合金初期腐蚀速率高于传统铸造AZ91D镁合金。随腐蚀时间增加腐蚀速率急剧下降,触变成形AZ91D镁合金后期腐蚀速率小于传统铸造AZ91D镁合金。 2、腐蚀表面电子探针分析和对腐蚀产物化学分析结果显示,NaCl溶液中触变成形AZ91D镁合金被腐蚀相主要为基体相α相和共晶α相,共晶α相腐蚀程度较强。被腐蚀元素主要为Mg,Al腐蚀量较少,Zn基本不被腐蚀。 3、触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的腐蚀是电化学腐蚀,腐蚀行为与腐蚀电偶对阴阳极面积比有关。在试样不同部位由于凝固条件差异,相比例不同,腐蚀电偶对阴阳极面积比不同。在NaCl溶液中,试样表面层耐蚀性在腐蚀初期高于内部组织,随腐蚀进行,内外层腐蚀速率差异逐渐消失。 4、触变成形AZ91D镁合金经固溶处理后在NaCl水溶液中腐蚀速率小于触变成形AZ91D,经固溶-时效处理后腐蚀速率小于固溶处理后镁合金腐蚀速率。 5、不同pH值水溶液中失重法实验结果显示,腐蚀速率随pH值增加而降低。同一pH值溶液中,触变成形AZ91D腐蚀速率大于传统铸造AZ91D镁合金,腐蚀初期腐蚀速率相差较大,随着腐蚀进行,腐蚀速率差别变小。 6、对不同pH值水溶液中腐蚀产物化学分析结果显示:不同pH值水溶液中触变成形AZ91D镁合金被腐蚀元素主要为Mg,Al腐蚀量较少,Zn基本不被腐蚀。 6、大气环境中,室外试样腐蚀主要发生在微观组织的基相(α相)表面,室内试样主要发生在共晶α相区域。 7、根据触变成形AZ91D镁合金腐蚀行为建立了腐蚀过程的四阶段腐蚀模型。第一阶段,原始表面膜转化增厚,即原始表面的MgO转化为Mg(OH)_2,并逐步增厚。第二阶段,腐蚀反应开始,腐蚀产物膜逐步建立阶段。第三阶段,随腐蚀进行,腐蚀产物膜稳定存在阶段。第四阶段,腐蚀产物膜破坏,腐蚀在破坏区域重新开始阶段。


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