稀土Ce和Nd对AZ31镁合金耐蚀性能的影响

采用盐雾腐蚀和动电位扫描研究了稀土元素Ce、Nd对AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响.采用数码相机、金相显微镜和扫描电镜观察及定量金相分析系统测量分析了样品的腐蚀程度,并采用恒电位仪测量了动电位扫描极化曲线.结果表明,盐雾腐蚀试验中,合金试样腐蚀面积百分数随时间延长呈直线上升,添加稀土Ce和Nd后腐蚀速率降低50%以上.在电化学试验中.添加稀土后合金腐蚀电流密度降低了1/3～1/2.稀土可以起到提高α(Mg)固溶体耐蚀性能的作用,还可以形成含稀土的第二相并使AZ31合金中的β(Mg17Al12)相均匀分布,发挥其阻碍腐蚀的作用,从而最终提高AZ31镁合金的耐蚀性能.     

微量稀土Nd对AZ91微观组织及腐蚀性能的影响

采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(sEM)、能谱分析(EDS)、集气法、动电位极化及浸泡实验等手段和方法研究了添加微量稀土元素钕(Nd)对AZ91镁合金微观组织及耐蚀性的影响,并从热力学角度分析了Nd对提高合金耐蚀性的影响机制.结果表明.少量稀土Nd细化了合金的微观组织,使β-Mg17Al12相变得断续、弥散,生成了Al3Nd相及Mg-Al-Mn-Nd-Fe金属问化合物;稀土Nd使合金在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位升高,且与Al、O生成了不连续的致密的氧化膜,提高了合金的耐腐蚀性能;添加1.0wt%Nd时合金的耐蚀性最佳,腐蚀速率为0.28 mg·cm-2·d-1,比AZ91合金下降了一个数量级.     

稀土对AZ91镁合金干/湿循环腐蚀产物及阻抗行为的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)研究添加(La,Ce)混合稀土前后AZ91镁合金在融雪剂溶液中经历干/湿交替循环腐蚀后腐蚀产物的组成和结构。结果表明:未添加(La,Ce)混合稀土的AZ91镁合金的腐蚀产物主要由Mg(OH)_2,MgO,CaCO_3及Mg_6Al_2CO_3(OH)_(16)·4H_2O组成;而添加混合稀土的AZ91镁合金表面生成了(La,Ce)AlO_3等含稀土元素的腐蚀产物,同时腐蚀产物出现致密层。不同周期干/湿交替循环腐蚀的电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,添加(La,Ce)混合稀土的镁合金在相同腐蚀周期的阻抗谱幅值均高于AZ91镁合金的阻抗谱幅值,稀土的添加有助于降低阻抗谱的弥散效应,表明(La,Ce)混合稀土可以提高AZ91镁合金在干/湿交替腐蚀环境中的耐蚀性和腐蚀产物膜的稳定性。     

合金元素Nd对AZ系镁合金牺牲阳极材料耐腐蚀和电化学性能的影响

目前,关于稀土元素Nd对镁合金阳极耐腐蚀性和电化学性能影响的报道较少。向AZ31和AZ63镁合金中加入稀土元素Nd,测试了AZ31和AZ63镁合金加入Nd元素前后在3.5%NaCl溶液中的静态析氢腐蚀速率、失重腐蚀速率、极化曲线和电流效率,观察了镁合金试样的显微组织与腐蚀形貌;研究了合金元素Nd对AZ31、AZ63镁合金牺牲阳极的耐腐蚀与电化学性能的影响。结果表明:合金元素Nd的加入能使AZ31、AZ63镁合金晶粒细化、组织均匀,自腐蚀速率降低、电流效率提高;加入Nd元素后,AZ31,AZ63镁合金的阳极极化没有明显增加。     

稀土Gd对AZ31镁合金耐蚀性能的影响

利用失重法研究不同Gd含量的AZ31镁合金在3.5%(质量分数,下同)Na2SO4溶液中的腐蚀行为,并采用OM,SEM和XRD等检测手段分析稀土Gd对AZ31镁合金微观组织、腐蚀速率和腐蚀形貌等的影响。结果表明:稀土Gd的添加能明显改善AZ31镁合金的耐蚀性能,且当Gd的添加量小于4.12%时,合金的耐蚀性能会随着Gd含量的增加而提高,但继续增大Gd含量时合金的耐蚀性能反而会出现一定程度的下降,其原因是合金中添加过多的Gd后,加剧了基体相与析出相之间的微电偶腐蚀,致使合金的耐蚀性能有所下降。故当Gd的添加量为4.12%时,AZ31镁合金的耐蚀性能最佳。     

稀土Y和Sm对AZ91D镁合金组织与性能的影响

采用控制变量法研究单一稀土Y和复合稀土Y,Sm元素对AZ91D镁合金微观组织与力学性能的影响,分析稀土元素对AZ91D合金的细化机理。结果表明：复合添加稀土Y和Sm对AZ91D合金的作用效果明显好于单一添加稀土Y对AZ91D合金的作用效果,添加Y和Sm后,生成了块状相Al₂Y相和针状相Al₂Sm相,可以作为α-Mg的有效异质形核点。当加入量为0.8%（质量分数,下同）Y+1.0% Sm时,α-Mg晶粒尺寸最为细小,分布最为均匀,其合金的硬度、抗拉强度及伸长率分别为67.42HV,153.37 MPa和3.62%,改善了铸态AZ91D合金的室温力学性能,但是超过这个最佳添加量后,合金的室温力学性能开始下降。     

添加稀土Gd对Mg-6Al镁合金组织和耐蚀性的影响

Mg-6Al镁合金具有较好的铸造性能和力学性能,目前鲜见单一稀土元素对其腐蚀性能影响的报道。通过合金制备、微观组织分析和耐蚀性测试等方法研究了稀土Gd添加量对Mg-6Al镁合金微观组织和耐蚀性能的影响。OM、SEM、EDS、XRD分析结果表明,稀土Gd的添加改善并细化了Mg-6Al合金的铸态组织,形成杆状或块状的Al2Gd新相;动电位极化、浸泡试验等测试结果表明Gd的添加显著提高了Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,Mg-6Al-2%Gd镁合金的腐蚀速度最小,为0.83 mm/a,且腐蚀后组织较为致密,腐蚀产物和腐蚀坑均变小,Mg-6Al-x Gd合金的腐蚀产物主要为Mg(OH)2。     

Si-RE复合合金化对AZ31镁合金显微组织及力学性能的影响

采用Si-RE元素对AZ31镁合金进行复合微合金化,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸实验仪等手段研究Si-RE元素对AZ31镁合金的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,Si-RE复合加入可以明显细化AZ31镁合金的铸态组织,β-Mg17Al12相也由网状分布变为颗粒状,同时生成了短棒状和针状的Mg2Si相及Al11RE3相;合金的综合力学性能显著改善,AZ31+0.4%Si+0.5%RE的强度和延伸率比原始AZ31镁合金分别提高了42MPa和3.9%,试样室温拉伸断口虽然是以解理为主的脆性断裂,但断口中出现了少量的韧窝,解理面也较小。     

AZ31镁合金表面复合镀膜工艺研究

研究了在AZ31镁合金表面依次进行浸锌、化学镀镍、电镀铜、电弧离子镀Cr/CaN的复合镀膜工艺.结果表明,在此复合镀工艺条件下,可以在AZ31镁合金表面形成致密度高、结合强度好、耐蚀性好且硬度高的复合合金镀层.AZ31镁合金镀膜后的显微硬度形成一个梯度,由71 HK提高到2225 HK;耐蚀性明显提高,在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位从-1481 mV提高到-382 mV.     

镁合金激光重熔后微弧氧化膜的微观组织和耐蚀性能

为了改善WE43镁合金的耐蚀性能,采用激光重熔(LSM)和微弧氧化(MAO)复合工艺对其表面进行了改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了WE43镁合金及其激光重熔层、微弧氧化膜层和激光重熔-微弧氧化膜层的微观组织、表面形貌和物相;通过GAMARY-Reference 600电化学工作站研究了其腐蚀行为,重点研究了镁合金激光重熔后微弧氧化膜层的微观组织、成分和耐蚀性能。结果表明:激光重熔使WE43镁合金晶粒细化、网状的β-Mg41Nd5相均匀分布和表面稀土元素Y及Nd增加,有效地改善了其耐蚀性能;微弧氧化膜和激光重熔后的微弧氧化膜层都可以显著提高WE43镁合金的耐蚀性能,但后者优于前者。     

AZ31镁合金表面多层膜的结构与性能研究

研究了在AZ31镁合金表面依次进行浸锌、化学镀镍、电镀铜、电弧离子镀Cr/CrN的复合镀膜工艺.利用x射线晶体分析仪、扫描电镜、显微硬度计、腐蚀测量系统及热震法等仪器和方法对复合镀层的显微组织及性能进行了研究.结果表明,在此复合镀工艺条件下,可以在AZ31镁合金表面形成致密度高、结合强度好、耐蚀性好且硬度高的复合合金镀层;AZ31镁合金镀膜后的显微硬度形成一个梯度,由71.1HK提高到2224.8HK;耐蚀性明显提高,腐蚀电位从-1481mV提高到-382mV.     

生物医用AZ31B镁合金表面氧化锰转化涂层制备及性能研究

采用转化处理的方式,在AZ31B镁合金表面成功制备一层氧化锰转化涂层,以提高合金表面耐蚀性能。SEM研究表明,氧化锰转化涂层均匀分布在AZ31B镁合金表面,涂层中无规分布着微裂纹,涂层厚度为10~12μm。XRD研究表明,氧化锰转化涂层的主要成分包括MgO、MnO和Mn2O3。电化学和腐蚀浸泡实验结果表明,氧化锰转化涂层能够有效改善AZ31B镁合金的体外耐蚀性能。     

电化学沉积法制备镁基Ca-P生物陶瓷涂层的研究

利用电化学沉积法在AZ31镁合金表面制备了Ca-P基生物涂层,使用扫描电子显微镜观察了经不同沉积时间处理后的涂层形貌,采用X射线衍射和能谱分析了涂层的结构和成分,通过电化学测试技术研究了在Hank’s仿生溶液中AZ31镁合金及其Ca-P涂层的腐蚀行为。结果表明,镁合金表面在Ca(NO3)2和NH4H2PO4电解液中电化学沉积形成Ca-P涂层由DCPD(CaHPO4·2H2O)片状晶体组成。且涂层形貌随时间发生变化。AZ31镁合金表面的钙磷涂层提高了镁合金的自腐蚀电位,显著地减小了镁合金的腐蚀电流密度。这表明经钙磷涂层处理的AZ31镁合金耐蚀性能得到明显的提高。钙磷涂层的形貌和结晶程度影响AZ31镁合金的耐蚀性。     

Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金在模拟体液中耐蚀性能的影响

采用铜模吸铸法制备了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x_Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金,研究了(Zr_(56)Co_(28)Al_(16))_(100-x)Y_x(x=0,1,2,4)非晶合金在模拟体液(PBS溶液)中的耐蚀性。运用X射线衍射(XRD)表征试样的结构,运用电化学工作站、场发射扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究Y元素的添加对Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金耐蚀性的影响。结果表明,适量Y元素的添加显著提高了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)非晶合金的耐蚀性,但过量Y元素的添加,在非晶基体上有晶体相的析出,降低了Zr_(56)Co_(28)Al_(16)的耐蚀性能。     

均匀化对EK31镁合金组织与腐蚀性能的影响

为了研究均匀化热处理对含有稀土元素Er的EK31镁合金组织及其耐蚀性能的影响,本文利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和化学工作站研究了铸态EK31镁合金在均匀化温度为300,400和500℃,保温时间由0.5 h至8 h热处理后的组织结构和在3.5 wt.%的Na Cl水溶液中的腐蚀行为.结果表明,EK31镁合金主要由基体α-Mg晶粒和β-Zr核相组成.经过300℃×6 h均匀化处理后,合金基体α-Mg中的β-Zr核相溶解扩散,在3.5%Na Cl水溶液中浸泡96 h后的腐蚀速率达到最低,为4.3×10-3mg/(cm2·h);当均匀化温度为400和500℃时,保温时间超过6 h后,在晶界附近富集的稀土元素Er生成Mg24Er5相,使该合金的腐蚀速率上升到1.1×10-2mg/(cm2·h).然而,与其它镁合金相比较,EK31镁合金具有优异的耐蚀性能,其原因为稀土元素Er在晶界附近形成富Er区以及Mg24Er5相的阻碍作用.     

析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响

镁合金由于密度低、比强度高、电磁屏蔽性能良好而广泛应用在航空航天、汽车、数码等重要领域,但其较差的腐蚀性能使进一步应用受到限制。稀土元素原子的晶体结构与Mg原子相同,在α-Mg中具有较大的固溶度,形成的金属间化合物第二相可细化合金晶粒,同时加入稀土元素可改变腐蚀层结构,进而可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能。通过X射线荧光光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、电化学站测试、原子力显微镜等测试设备,表征了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金在3.5%NaCl溶液(质量分数)中的腐蚀速率和腐蚀形貌,研究了析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响。结果表明,稀土元素Y和Sm在镁合金中形成了(Mg, Zn)₃(Y,Sm)和Mg₁₂(Y,Sm)Zn 2种析出相,在合金腐蚀过程中(Mg, Zn)₃(Y,Sm)相最先被腐蚀,随后是α-Mg基体和Mg₁₂(Y,Sm)Zn相。析出相在合金腐蚀过程中形成了均匀的腐蚀产物膜层,增大了合金的电化学阻抗值,腐蚀产物膜层对合金起到了保护作用,有效地降低了合金的腐蚀速率。     

镁合金在NaCl溶液中的腐蚀电化学行为

为了提高镁合金材料的耐蚀性能,用电化学方法对比研究了AZ31,AZ61和AZ91镁合金在3.5%NaCl溶液中的电化学行为及缓蚀剂亚硝酸钠(NaNO2)对AZ61腐蚀电化学行为的影响。结果表明:3种镁合金的腐蚀速度大小依次为AZ31>AZ61>AZ91,其中AZ31的活化性能最高;NaNO2能抑制AZ61的析氢腐蚀速度,腐蚀表面较均匀,腐蚀电流密度J corr降低,腐蚀电位E corr发生正移;NaNO2属于阳极型缓蚀剂,其含量为2.0%时,对AZ61的缓蚀率高达85.1%。     

微量Zn对AM60-2%RE镁合金耐腐蚀性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、极化曲线及电化学阻抗谱研究微量Zn对AM60-2%RE镁合金显微组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明:合金中添加的微量Zn主要固溶于基体中,未与合金中其他元素形成中间相;但Al_(11)RE_3相数量显著增加,沿晶界呈断续状态分布。随着Zn含量的提高,合金的腐蚀电流密度显著降低,电荷转移电阻增加,腐蚀产物的致密性提高,合金耐蚀性能得到明显地改善。添加0.8%Zn的合金的腐蚀速率为0.405mg·cm~(-2)·d~(-1),降低至Zn含量为0.2%时的36%。     

Sr、Ca复合添加对AZ31镁合金氧化增重的影响

采用DSC对Sr、Ca复合添加后的AZ31镁合金在熔化和凝固过程中的吸氧增重情况进行了观察,发现当温度高于100℃时AZ31合金就开始增重,550℃镁合金的氧化速率明显增加,在熔融状态下氧化增重比率高达1.75%,而当添加Sr、Ca含量分别为0.3%和0.6%(质量分数)时,670℃氧化速率才明显增加,熔融状态下其氧化增重比率降至0.35%,说明Sr、Ca复合添加显著降低了AZ31镁合金在高温下的氧化速率。讨论认为Sr、Ca复合添加降低AZ31镁合金的吸氧增重比率:一方面是因为Sr、Ca与O2结合生成致密的氧化膜,阻碍了镁合金的进一步吸氧增重;另一方面,Sr、Ca的复合添加提高了Mg17Al12相的稳定性,降低了合金相与氧的反应速率。     

镁合金热化学反应热喷涂Al2O3基复相陶瓷涂层的性能

为了提高镁合金的耐磨、耐蚀等性能,以Al2O3+TiO2为陶瓷骨料,加入Al+B2O3+TiO2放热反应体系,采用氧乙炔火焰喷涂技术在AZ31B镬合金表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层,研究了复合陶瓷涂层的形貌、致密性、相结构、热震性能、耐磨性和耐蚀性,并与普通热喷涂陶瓷涂层进行了比较.结果表明:热化学反应热喷涂层表面陶瓷粒子的熔化率较高,呈熔岩状;热化学反应热喷涂过程中发生热化学反应,涂层中有TiB2等新相生成;热化学反应热喷涂层的抗热震性、致密性、耐磨性、耐蚀性均优于普通热喷涂层,清漆封孔可使热化学反应热喷涂层的致密性大幅提高,几乎不发生腐蚀.