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镁及镁合金若干腐蚀问题的研究

作　者: 李健
导　师: 王福会；张涛
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金超声铸造焊缝磁场点蚀电化学噪声
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文分别从镁合金的制备过程、加工过程以及应用环境三个阶段选取了三个腐蚀问题,研究了超声铸造、焊接处理以及磁场对镁及镁合金腐蚀行为的影响,力求建立腐蚀性能与显微结构的相关性。通过电化学噪声(EN),动电位极化曲线,局部电化学阻抗谱(LEIS)等电化学手段以及扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法,研究了超声铸造对AZ80镁合金腐蚀行为的影响。结果表明,超声铸造细化了晶粒和第二相,并且出现了纳米尺寸的第二相颗粒,这些颗粒由于尺寸小而容易脱落。第二相在微电偶腐蚀过程中作为阴极相,所以它的脱落会显著的抑制了微电偶腐蚀过程,降低了腐蚀速度。通过对电化学噪声数据进行递归分析(RQA分析)可知,超声处理之后,AZ80点蚀的孕育过程以及成长过程也都受到了抑制,其耐蚀性能得到了明显的增强。通过丝束电极,光学显微镜(OM)以及扫描电子显微镜(SEM)等分析方法,研究了AZ31焊接接头处的腐蚀行为。结果表明,相对于AZ31基体(晶粒尺寸20μm-50μm),热影响区晶粒粗大且不均匀(50μm-100μm),晶界数量的减少降低了热影响区的腐蚀敏感性,使其在发生电偶腐蚀时具有较高的电位,作为阴极相存在而得到保护；焊缝区晶粒尺寸均匀(30μm-40μm),由于焊接过程中镁的蒸发以及氧气的侵入而出现大量的析出相和氧化物。这些颗粒在发生微电偶腐蚀过程中会作为阴极相而加速周围金属的腐蚀,这使焊缝区在发生电偶腐蚀时电位较低,与AZ31基体共同作为阳极,发生较为严重的腐蚀。综上,AZ31焊接接头处热影响区的耐蚀性能最好,焊缝区及基体的耐蚀性能较差。通过对有无磁场条件下纯镁的电化学噪声的测量,并辅以动电位极化曲线和SEM的分析,研究了磁场对纯镁腐蚀敏感性的影响。磁场通过洛仑兹力产生磁流体动力学效应(Magnetohydrodynamic),对不同浸泡时间的试样产生了两种不同的影响：(1)在浸泡初期,磁场的存在使电解液产生搅动,加速了电解液中氧的传输速度,充足的氧使纯镁表现出钝化行为。(2)在浸泡中后期,磁场通过加速溶液-电极界面的传质过程,加速了点蚀的孕育和成长过程,纯镁表现为活性溶解行为,使纯镁的点蚀敏感性大大增加了。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 镁的存在形式  11
  1.2 镁及镁合金的性质  11-13
    1.2.1 镁及其性质  11-12
    1.2.2 镁合金及其性质  12-13
  1.3 镁及镁合金的应用  13-15
    1.3.1 镁及镁合金在3C产业中的应用  13-14
    1.3.2 镁及镁合金在汽车工业中的应用  14
    1.3.3 镁及镁合金在在航空航天工业中的应用  14
    1.3.4 镁及镁合金在医学中的应用  14-15
  1.4 镁及镁合金的腐蚀  15-17
    1.4.1 镁及镁合金的腐蚀及其原因  15-16
    1.4.2 镁及镁合金的腐蚀类型  16-17
  1.5 超声铸造对金属微观组织的影响  17-18
    1.5.1 超声处理对凝固组织的作用机制  17-18
    1.5.2 超声处理对金属凝固组织的影响  18
  1.6 焊接处理对镁合金腐蚀行为的影响  18-19
    1.6.1 镁镁合金的焊接性及焊接方法  18
    1.6.2 焊接接头处的腐蚀行为  18-19
  1.7 磁场对金属材料腐蚀行为的影响镁及镁合金的腐蚀  19-20
    1.7.1 磁场对水溶性腐蚀行为的影响  19
    1.7.2 磁场对金属材料腐蚀行为影响的研究现状  19-20
  1.8 研究目的与研究内容  20-21
第2章实验环境与研究方法  21-31
  2.1 实验环境  21
  2.2 电化学测试手段以及数据分析方法  21-31
    2.2.1 动电位极化曲线测试  21-23
    2.2.2 电化学噪声测试  23-25
    2.2.3 电化学阻抗谱  25-26
    2.2.4 局部电化学阻抗谱  26-27
    2.2.5 丝束电极  27-28
    2.2.6 电化学噪声的随机理论分析  28-29
    2.2.7 电化学噪声的递归分析方法(RQA分析)  29-31
第3章超声铸造对AZ80腐蚀行为的影响  31-50
  3.1 实验方法  31-32
    3.1.1 实验材料  31
    3.1.2 电化学测试  31-32
  3.2 实验结果  32-41
    3.2.1 动电位极化曲线  32-33
    3.2.2 电化学噪声暂态波形  33-35
    3.2.3 局部电化学阻抗谱测试  35-37
    3.2.4 显微组织表征  37-41
  3.3 结果讨论  41-49
    3.3.1 超声铸造对AZ80腐蚀速度的影响  41-45
    3.3.2 超声铸造对AZ80腐蚀机理的影响(RQA分析)  45-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章焊接接头对AZ31腐蚀行为的影响  50-63
  4.1 实验方法  50-51
    4.1.1 实验材料  50
    4.1.2 丝束电极测试  50-51
  4.2 实验结果与讨论  51-61
    4.2.1 显微组织分析  51-54
    4.2.2 焊接接头宏观腐蚀形貌分析  54-57
    4.2.3 焊接接头微观腐蚀形貌分析  57-59
    4.2.4 焊接接头处的电流与电位分布  59-61
  4.3 本章小结  61-63
第5章磁场对纯镁腐蚀行为的影响  63-77
  5.1 实验方法  63-64
    5.1.1 实验材料  63
    5.1.2 电化学测试  63-64
  5.2 实验结果  64-68
    5.2.1 电化学噪声的暂态分析  64-66
    5.2.2 阳极极化曲线  66
    5.2.3 腐蚀形貌观察  66-68
  5.3 结果讨论  68-75
    5.3.1 磁场对纯镁腐蚀速度发展的影响  68-69
    5.3.2 磁场对纯镁腐蚀阶段Ⅰ的影响  69-71
    5.3.3 磁场对纯镁腐蚀阶段Ⅱ的影响  71-75
  5.4 本章小结  75-77
参考文献  77-83
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  83-84
致谢  84

镁及镁合金若干腐蚀问题的研究

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