Cl-浓度、激光冲击对镁合金耐腐蚀性影响的检测及分析

摘要

镁合金具有诸多的优良特性因而被广泛应用在各大领域，但其较差的耐腐蚀性能严重影响镁合金构件的使用寿命以及更广泛的应用。激光冲击强化处理作为一种新型的表面改性工艺能够改善金属材料的耐腐蚀性能，因此，利用激光冲击强化处理镁合金以提高镁合金的耐腐蚀性，延长其使用寿命。目前，已有研究激光冲击强化处理后镁合金的腐蚀行为，但缺乏系统性研究激光冲击层数、氯离子浓度以及浸泡时间对镁合金耐腐蚀性的影响。温度是另一个影响金属材料耐腐蚀性能的重要因素，但是缺乏方便的适用于电化学腐蚀实验的精准控制腐蚀实验温度的控制装置，因而不易减小温度对实验的影响并且阻碍了研究人员研究温度因素对金属材料耐腐蚀性的影响规律。因此本文主要是设计一种合理的便于操作的电化学腐蚀实验温度控制装置，以及研究激光冲击层数、氯离子浓度以及浸泡时间三个因素对AM50镁合金耐腐蚀性的影响。 (1) 为了减小温度对实验结果的影响以及方便研究温度对金属材料耐腐蚀性的影响，设计了一种电化学腐蚀试验温度控制装置，实现了准确恒定的控制腐蚀试验温度。完成了电化学腐蚀实验温度控制装置的总体设计，装置主要包括温度控制系统以及电化学腐蚀实验部分。采用Qt Creator软件设计了装置的人机交互界面实现在PC端控制装置的运行。并且运用Keil软件完成了温度控制装置的控制软件设计。 (2) 对AM50镁合金进行一层、两层和四层激光冲击强化处理，研究了其在质量分数为3.5%的 NaCl 溶液中的耐腐蚀性，分析了激光冲击层数对 AM50 镁合金腐蚀行为的影响。结果表明，大面积激光冲击强化处理诱导镁合金表面产生残余压应力，表层晶粒细化，从而明显改善AM50镁合金抗应力腐蚀性能，冲击层数增加，抗应力腐蚀性能提升。大面积激光冲击强化处理明显增大了 AM50 镁合金的自腐蚀电位和容性阻抗回路的半径，降低了自腐蚀电流密度，说明大面积激光冲击强化处理可以提高AM50镁合金的抗电化学腐蚀性能。AM50镁合金的抗电化学腐蚀性能随着大面积激光冲击强层数的增加而逐渐增强。 (3) 对AM50镁合金进行激光冲击强化处理，研究了未冲击处理和激光冲击强化处理的AM50镁合金在质量分数分别为3.5%、7%和14%的NaCl溶液中的耐腐蚀性，分析了Cl-浓度对 AM50镁合金耐腐蚀性的影响。实验表明，当氯离子浓度不高于14%时，在相同氯离子溶液中，大面积激光冲击强化处理均能提升AM50镁合金在NaCl溶液中的耐腐蚀性。并且不管进行激光冲击强化处理与否，随着氯离子浓度的增加，AM50镁合金的耐腐蚀性随之降低。大面积激光冲击强化处理对AM50镁合金耐腐蚀性的改善程度随着氯离子浓度的增加而降低。 (4) 对AM50镁合金进行激光冲击强化处理，研究了未冲击处理和激光冲击强化处理的AM50镁合金在质量分数为3.5%、7%和14%的NaCl溶液中浸泡10分钟、30分钟、60分钟和120分钟后的耐腐蚀性，分析了浸泡时间对AM50镁合金耐腐蚀性的影响。研究表明，在浸泡120分钟以内，未冲击试样的电化学腐蚀性能逐渐减弱。然而，激光冲击试样在NaCl溶液中在短暂的浸泡时间内具有更好的耐电化腐蚀性，但当浸泡时间超过给定值时，这种有益效果也被抑制。

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