稀土元素對AZ91鎂合金組織結構和腐蝕行為的影響.pdf

1、鎂合金以其獨特的優(yōu)點和豐富的資源,正廣泛地應用于航空航天業(yè)、汽車工業(yè)和通訊電子等領域。但鎂合金的耐蝕性能較差,限制了進一步的應用。在表面形成稀土轉化膜和在合金內部添加稀土元素的方式是提高鎂合金的耐腐蝕性能的有效途徑之一。本論文采用析氫集氣、電化學阻抗、極化曲線、掃描電鏡、X-射線衍射等研究方法,以使用最廣泛的AZ91鎂合金為對象,研究了在鎂合金表面形成稀土轉化膜和在鎂合金自身添加稀土鈰和鑭元素對鎂合金結構和腐蝕性能的影響規(guī)律。

2、本論文首先以硝酸鈰為主鹽成分進行稀土鹽轉化膜的研究,在AZ91鎂合金表面形成無毒無污染的鈰鹽轉化膜,并采用電化學阻抗技術優(yōu)化了處理時間、溫度、硝酸鈰濃度和促進劑等因素對膜層結構對膜層結構和膜層耐蝕性能的影響,獲得了最佳成膜條件：溫度35℃,時間為30min,處理液主鹽Ce(NO3)3的濃度為0.02mol/l和4ml/l H2O2。結果表明：優(yōu)化后的工藝能夠在AZ91鎂合金表面獲得宏觀黃色且致密,微觀具有微小裂紋并分層的膜層,表層Ce含

3、量較高。工藝優(yōu)化制備的稀土化學轉化膜能有效提高鎂合金的耐蝕性能,抑制陰陽極反應,自腐蝕電位提高250mV,自腐蝕電流密度降低達到2個數量級。長期全浸實驗結果表明轉化膜能有效提高鎂合金耐腐蝕性能,浸泡60小時后,保護性大大降低。同時也制備了白色的鑭轉化膜,得到其最佳成膜條件：溫度45℃,時間為30min,處理液主鹽La(NO3)3的濃度為0.005mol/l。 第四章主要制備了不同稀土鈰和鑭含量的AZ91鎂合金,研究了稀土鈰和鑭對

4、AZ91鎂合金微觀結構,組成以及腐蝕電化學的影響。合金的微觀結構分析表明：添加稀土鈰和鑭元素改善了AZ91鎂合金的微觀組織結構。改變了合金中Al元素的分布,細化了合金中的β相,并且在合金中形成了MgAlRE(RE=Ce、La)相,其數量隨著Ce、La添加量的增加而減少。析氫實驗結果表明,加入鈰和鑭后鎂合金析氫速度比未加稀土的AZ91慢14倍以上,其中添加鈰含量為1.32％的C3和添加鑭含量為1.82％的C6析氫速度相對AZ91分別為1/

5、68和1/47。對于添加同類的稀土元素而言,添加量最多的C3、C6稀土鎂合金析氫速度最慢。稀土鎂合金的極化行為結果表明,鈰鑭的添加,降低了其自腐蝕電流,比未添加稀土的AZ91的自腐蝕電流降低了2個數量級,電化學阻抗譜實驗結果也表明,稀土鎂合金在浸泡初期,阻抗的復平面圖的實部和虛部都增大,擬合結果表明腐蝕速度降低大約2～6倍不等。稀土元素腐蝕形貌上分析,添加稀土后腐蝕面積有效減小,只發(fā)生在局部區(qū)域,并且腐蝕坑較未添加稀土的AZ91淺,耐腐