冷轧变形及轧后退火处理对镁锂合金微观组织及耐腐蚀性能的影响研究

摘要

轻质Mg-Li合金作为“21世纪绿色环保新型材料”具有诸多的优点，如比强度/比刚度高、良好导电性及室温成形性能等，在航空航天、电子通讯、汽车及高新技术产业中具有非凡的市场潜力。但其绝对强度低、耐腐蚀性能差极大的限制了其的应用。　　本文以Mg-5Li、Mg-9Li和Mg-9Li-1Zn（LZ91）为研究对象，分别对三种合金进行不同冷轧变形量的冷轧变形及相应的轧后退火处理。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X 射线衍射仪（XRD）、X 射线能谱分析仪（EDS）等表征分析手段对合金进行微观组织观察和相组成分析；利用电化学性能测试和浸泡实验对合金的耐腐蚀性能进行系统研究，以探寻不同冷轧变形量的冷轧变形及相应的轧后退火处理对合金的腐蚀机理和耐腐蚀性能的影响。　　主要研究结果如下：　　① 铸态Mg-5Li合金主要由94.8%的α-Mg相和5.2%的β-Li相构成，少量的β-Li相呈网状分布。铸态Mg-9Li合金主要由34.2%的α-Mg相和65.8%的β-Li相构成，其中α-Mg相呈长条块状结构。铸态LZ91合金包含α-Mg相、β-Li相、MgLiZn和MgLi2Zn相，其中呈板条状的α-Mg相大约占25.6%，无序分布在合金内部，而β-Li相大约占74.4%。　　② 经过冷轧处理后，Mg-5Li、Mg-9Li和LZ91合金组织均沿着轧制方向被拉长，随着轧制变形量的增加，其细化效果越明显。冷轧退火态Mg-9Li合金金相中未观察到明显的再结晶晶粒，而冷轧退火态LZ91合金的金相显示合金内部发生了动态再结晶，再结晶晶粒主要出现在 α-Mg 与 β-Li 相的相界处并有效细化了合金组织。　　③ Mg-5Li、Mg-9Li和LZ91合金在电化学性能测试及浸泡试验结果方面有相似性。实验结果表明冷轧处理可有效改善合金的耐腐蚀性能，且冷轧变形量越大，合金的耐腐蚀性能越好。经过退火处理后，合金展现出更优异的耐腐蚀性能。　　④ 在双相LZ91合金中，点蚀首先在电极电位较低的β-Li相内萌生，随着浸泡时间的增加，α-Mg相与β-Li相相界处也出现较多的点蚀坑，且点蚀坑之间相互连接。此外，β-Li相表面点蚀坑明显多于α-Mg相表面，证明点蚀主要先在电极电位较低的β-Li相内扩展。

目录

1 绪 论

1.1 镁合金简介

1.2 镁合金腐蚀研究现状

1.2.1 镁合金腐蚀类型

1.2.2 镁合金腐蚀特点

1.3 Mg-Li合金

1.3.1 Mg-Li合金的特点及性质

1.3.2 Mg-Li合金的研究现状

1.3.3 Mg-Li合金的耐腐蚀性能研究

1.4.1 本课题研究内容

1.4.2 本课题研究意义

2 试样制备及研究方法

2.1 实验工艺流程

2.2 合金试样制备

2.2.1 合金成分的确定

2.2.2 实验原材料

2.2.3 实验合金熔炼

2.2.4 合金成分分析

2.2.5 合金冷轧变形

2.2.6 合金退火处理

2.3.1 金相组织观察

2.3.2 X射线衍射物相分析

2.3.3 显微组织观察及能谱分析

2.4 电化学性能分析

2.4.1 电化学测试方法

2.4.2 动电位极化曲线测试

2.5.1 失重实验

2.5.2 析氢实验

2.6 本章小结

3 冷轧变形及轧后退火对Mg-5Li合金微观组织及耐腐蚀性能的影响

3.1 Mg-5Li合金的微观组织及物相分析

①铸态 Mg-5Li合金的组织形貌分析

②冷轧态及轧后退火Mg-5Li合金的组织形貌分析

3.2.1 电化学性能测试结果分析

3.2.2 浸泡实验结果分析

3.2.3 不同状态下Mg-5Li合金的腐蚀形貌

3.3 讨论

3.4 本章小结

4 冷轧变形及轧后退火对Mg-9Li合金微观组织与耐腐蚀性能的影响

4.1 Mg-9Li合金的微观组织

①铸态 Mg-9Li合金的组织形貌分析

②冷轧态及轧后退火态Mg-9Li合金的组织形貌分析

4.2.1 电化学性能测试结果分析

4.2.2 浸泡实验结果分析

4.2.3 不同状态下Mg-9Li合金的腐蚀形貌

4.3 讨论

4.4 本章小结

5 冷轧变形及轧后退火对LZ91合金微观组织与耐腐蚀性能的影响

5.1 LZ91合金的微观组织及物相分析

5.1.1 不同状态下LZ91合金的微观组织

5.1.2 不同状态下LZ91合金的XRD分析

5.2.1 电化学性能测试结果分析

5.2.2 浸泡实验结果分析

5.2.3 不同状态下LZ91合金的腐蚀形貌观察

5.3 讨论

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集

致谢