热挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料显微结构及其腐蚀行为的研究

摘要

镁合金以其优良的性能现在被应用于机械制造、交通工具、航空、航天、军事等各个领域。在镁合金中添加适量的增强相是提高挤压态镁合金基体物理和力学性能的一个重要手段,但是却使耐腐蚀性能显著恶化,而成为制约镁基复合材料应用和发展的瓶颈。为建立相关科学理论,拓宽镁基复合材料的应用范围,本文系统研究了微米SiC颗粒对SiCp/AZ91镁基复合材料(MMCs)横、纵截面显微结构的影响规律。研究了增强相SiC颗粒体积分数分别为2％、5%、10%和15%的SiCp/AZ91MMCs,25℃条件下,在含有饱和Mg(OH)2的3.5wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。探讨了增强相SiC颗粒及体积分数、β相在SiCp/AZ91MMCs腐蚀过程中的作用机制,建立SiCp/AZ91MMCs腐蚀模型并揭示SiCp/AZ91MMCs腐蚀机理;同时研究了SiCp/AZ91MMCs负差数效应。
　　通过SEM及TEM观察研究了SiC颗粒对SiCp/AZ91MMCs组织结构的影响,结果表明:(1)SiCp/AZ91MMCs主要的相组成为SiC颗粒、α-Mg基体、β相和Al-Mn相。(2)SiC颗粒和β相在纵截面上均沿挤压方向富集并呈流线型分布,在横截面上均呈弥散分布。(3)SiC颗粒同时促进α相和β相的再结晶过程。对于α相,使晶粒尺寸变小。对于β相来说,一方面使β相晶粒细化;另一方面改变了β相优先再结晶的位置。使β相在AZ91基体的晶粒内部析出,且在SiC颗粒与AZ91基体界面处析出明显增多,并随SiC颗粒体积分数增加,β相在SiC颗粒周围析出增多。
　　SiC颗粒对SiCp/AZ91MMCs腐蚀行为的影响的研究结果表明:(1)SiCp/AZ91MMCs的腐蚀速度明显大于AZ91镁合金,并且随SiC颗粒体积分数的增加而增大。(2)SiC颗粒不与AZ91基体直接构成微电偶,但是SiC颗粒的加入改变了SiCp/AZ91MMCs的显微结构从而提高了腐蚀速度。主要原因体现在两个方面:一个方面,随着SiC颗粒的加入β相晶粒细化,使β相与α相间的微电偶腐蚀电流密度增大;另一方面,SiC颗粒的加入使大量的β相在SiC颗粒与AZ91基体界面处优先再结晶,致使该界面处β相与α相间的微电偶腐蚀加速,间接导致SiCp/AZ91MMCs的腐蚀加速。(3)SiCp/AZ91MMCs横纵截面腐蚀性能的差异是由横纵截面上SiC颗粒的面积分数的差异引起的。(4)SiC颗粒使SiCp/AZ91MMCs的负差数效应增强;并随SiC颗粒体积分数增大,SiCp/AZ91MMCs的负差数效应增强。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 镁及镁合金的腐蚀

1.4 镁基复合材料的腐蚀行为研究

1.5 本课题主要研究的内容

第2章 实验材料和研究方法

2.1 实验材料

2.2 显微组织观察与结构分析方法

2.3 腐蚀行为测试

2.4 SiCp/AZ91镁基复合材料负差数效应的研究

2.5 本章小结

第3章 热挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料的显微结构

3.1 SiCp/AZ91镁基复合材料横纵截面的形貌及SiC颗粒体积分数

3.2 SiCp/AZ91镁基复合材料显微组织观察与结构分析

3.3 本章小结

第4章 热挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料的腐蚀行为

4.1 实验环境

4.2 腐蚀失重

4.3 动电位极化曲线

4.4 电化学阻抗测试

4.5 腐蚀形貌观察

4.6 显微结构与腐蚀行为的相关性

4.7 本章小结

第5章 热挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料的负差数效应

5.1 负差数效应理论

5.2 热挤压态SiCp/AZ91镁基复合材料负差数效应

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢