混合稀土阻燃镁合金ZM5腐蚀性能研究

摘要

本文通过向ZM5镁合金中加入Al-RE中间合金的方法制备了ZM5-xRE镁合金，并采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、集气法和电化学极化曲线等技术手段研究了混合稀土和热处理工艺对合金微观组织及耐蚀性的影响。
　　微观组织研究表明，形成的稀土相Al3Ce和Al11La3以粒状和棒状分布在晶界附近。添加0.1％的混合稀土可以细化ZM5镁合金的铸态组织，使以离散、粗大的骨骼状分布的β相变成连续的网状。但是继续添加混合稀土时，连续网状结构开始破碎。固溶处理后，β相溶进α相，α相晶粒几何尺度增大，成分变得均匀。时效处理后，β相重新析出，以粒状和片状分布在晶界附近。
　　模拟酸雨溶液介质的腐蚀性能测试表明：铸态的ZM5-xRE镁合金耐蚀性最好，固溶处理后，耐蚀性略有降低，时效处理后，耐蚀性最差；随着混合稀土含量的增加，铸态和热处理后的试样中，均为ZM5-0.1RE试样耐蚀性最好。
　　在腐蚀形貌、腐蚀产物和腐蚀产物膜的分析基础上，本文研究了微观组织对腐蚀性能的影响，认为混合稀土和热处理能改善ZM5镁合金耐蚀性的机理在于①适量混合稀土的加入细化了合金的微观组织，增大了单位面积内的晶界面积，增大了腐蚀扩散的阻力。在铸态和热处理后的试样中，均为晶粒尺度最小的ZM5-0.1RE试样耐蚀性最好。②添加0.1%的混合稀土后，铸态ZM5镁合金的β相从离散、粗大的骨骼状变成连续的网状，更多的充当腐蚀壁垒作用，限制腐蚀从一个α晶粒传向另一个α晶粒。③ZM5-xRE试样的表面产物膜主要成分是Mg(OH)2，其质地疏松，易被Cl-和SO42-破坏，不能有效稳定地保护基体。加入混合稀土后形成的稀土化合物Al3Ce和Al11La3能进入腐蚀产物膜，在一定程度上提高了腐蚀产物膜的致密性。④固溶处理使得成分均匀化，在降低了微区内电位差的同时，也提高了基体α相本身的耐蚀性，但是晶粒尺寸变大，晶界阻碍作用下降，所以试样的腐蚀速度要略快于铸态。⑤时效处理后，析出的β相呈粒状和针状分布，不能充当腐蚀壁垒，主要作为腐蚀电偶对中的阴极，起加速腐蚀作用。而且晶粒尺寸较大，晶界阻碍作用较差，所以试样的耐蚀性最差。

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1 绪 论

1.1 镁及其合金的性能

1.2 镁及其合金的应用及存在的问题

1.3 镁合金的腐蚀

1.4 课题研究的意义、目的及内容

2 实验过程及研究方法

2.1 实验方案的确立

2.2 实验过程

3 混合稀土对ZM5镁合金微观组织及腐蚀性能的影响

3.1 混合稀土对ZM5镁合金微观组织的影响

3.2 混合稀土对ZM5镁合金腐蚀性能的影响

3.3 铸态ZM5-xRE镁合金腐蚀机理分析

3.4 本章小结

4 热处理对ZM5-xRE镁合金微观组织及腐蚀性能的影响

4.1 固溶处理对ZM5-xRE镁合金微观组织的影响

4.2 固溶处理对ZM5-xRE镁合金腐蚀性能的影响

4.3 固溶态ZM5-xRE镁合金腐蚀机理分析

4.4 时效处理对ZM5-xRE镁合金微观组织的影响

4.5 时效处理对ZM5-xRE镁合金腐蚀性能的影响

4.6 时效态ZM5-xRE镁合金腐蚀机理分析

4.7 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附 录