鋰合金的微觀組織及其腐蝕行為研究.pdf

1、鎂合金具有比強(qiáng)度高、塑性好、抗高能粒子穿透力、生物相容性好等特征，是航空航天、軍事武器、臨床醫(yī)學(xué)、汽車、核工業(yè)等方面最理想并具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ慕Y(jié)構(gòu)材料之一。隨著工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)于材料輕量化的要求越來(lái)越高，Li作為一種低密度的金屬，添加至鎂合金中能極大地降低鎂合金的密度，鎂鋰合金受到越來(lái)越多的關(guān)注。但是Li的化學(xué)活性較高，對(duì)于鎂鋰合金的腐蝕行為及腐蝕機(jī)理還需要進(jìn)一步的研究。
　　本文利用真空感應(yīng)熔煉法制備了不同成分的Mg-xLi合金（x

2、=3，8，14， wt％）。采用X射線衍射儀、金相顯微鏡、顯微維氏硬度計(jì)等對(duì)鑄態(tài)、均勻化退火和軋制后的鎂鋰合金的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試與表征。同時(shí)采用動(dòng)電位極化、恒電流析氫、掃描電鏡和透射電鏡相結(jié)合，詳細(xì)研究了Li含量對(duì)于退火態(tài)、軋制態(tài)鎂鋰合金在0.1M NaCl溶液中的腐蝕行為的影響。
　　通過(guò)研究，可以得出以下結(jié)論：
　　(1)鑄態(tài)Mg-3Li合金和Mg-14Li合金的組織由單一的α相或者β相組成，而Mg-8Li合

3、金則由雙相組織組成，針狀的α相分布在β相之中。合金的硬度值隨著Li含量的增加由54.5HV降低至37.7HV。經(jīng)過(guò)退火處理（Mg-3Li合金和Mg-8Li合金在350℃下均勻化退火8h，Mg-14Li合金采用380℃，5min的固溶處理和350℃，8h的均勻化退火），鎂鋰合金的枝晶消失，Mg-3Li合金和Mg-14Li合金的晶粒尺寸分別為108.6μm和187.9μm。
　　(2)退火之后，鎂鋰合金在0.1M NaCl溶液中的腐蝕

4、行為研究表明， Mg-3Li合金在浸泡初期的耐蝕性較好，Mg-8Li合金的腐蝕速率最大。在0.1 M NaCl溶液中，Mg-3Li合金和Mg-14Li合金的腐蝕特征為點(diǎn)蝕，而Mg-8Li合金由于α和β相之間存在電位差，電位較負(fù)的β相先被腐蝕，合金出現(xiàn)較為明顯的絲狀腐蝕特征。
　　(3)在長(zhǎng)時(shí)間浸泡之后，Mg-3Li合金表面膜層分布著大量的裂紋，而Mg-14Li合金的腐蝕產(chǎn)物膜層相對(duì)致密。這是由于Mg-3Li合金表面的腐蝕產(chǎn)物以Mg

5、(OH)2為主，而Mg-14Li合金則由Li2CO3組成。Cl-會(huì)破壞鎂合金表面的Mg(OH)2膜層，使得表面出現(xiàn)活化中心，加速鎂合金的腐蝕。而Mg-14Li合金表面Li2CO3膜層在NaCl溶液中能較為穩(wěn)定的存在。
　　(4)對(duì)鎂鋰合金(Mg-3Li,Mg-8Li,Mg-14Li)進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚?50℃，70%下壓量），變形后鎂鋰合金的晶粒沿著軋制方向被拉長(zhǎng)。Mg-3Li合金和 Mg-8Li合金的硬度分別從54.5HV和42.3

6、HV增加至75.2HV和52.3HV，由于β相加工硬化的程度較小，Mg-14Li合金的硬度值從37.9HV增加至39.3HV。
　　(5)軋制Mg-3Li合金的腐蝕速率最小，Mg-8Li合金耐蝕性最差。動(dòng)電位極化的結(jié)果表明，軋制之后，鎂鋰合金腐蝕行為的主要影響過(guò)程是陽(yáng)極過(guò)程。金屬表面膜層的致密度是影響鎂合金的腐蝕行為的重要因素，軋制處理之后的Mg-3Li合金的腐蝕產(chǎn)物膜層與退火態(tài)相比，膜層致密度較高，這是由于軋制使得Li在腐蝕過(guò)程