采用开尔文扫描探针技术研究镁合金偶接铜合金的电偶腐蚀规律

采用开尔文探针技术(SKP)测量AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样在盐雾加速实验中的电偶腐蚀规律.研究表明:AZ91D镁合金的电偶腐蚀效应受到阳极与阴极的电位差的影响,AZ91D镁合金与H62铜合金偶接试样之间的伏打电位差约为-1.22V,AZ91D镁合金存在显著的电偶腐蚀效应.由于存在较大的伏打电位差,在盐雾实验初始阶段,电偶腐蚀主要发生在偶接界面AZ91D镁合金一侧附近区域,而H62黄铜没有发生明显腐蚀.由于AZ91D镁合金在盐雾中生成的腐蚀产物对基体具有一定的保护作用,AZ91D镁合金表面腐蚀产物与基体间存在显著的伏打电位差,导致AZ91D镁合金基体形成新的腐蚀产物.因此,随着盐雾实验时间延长,AZ91D镁合金电偶腐蚀效应降低,H62铜合金腐蚀加快.     

Mg-Fe-LDH涂层改性AZ91D合金的耐蚀性、体外降解及成骨性能

为满足临床上对镁基金属植入物耐腐蚀和促成骨的要求,以AZ91D镁合金作为基体材料,采用水热法在其表面制备致密均匀的Mg-Fe-层状双氢氧化物(Fe-LDH)涂层,得到Fe-LDH/AZ91D样品。通过电化学和析氢实验探究涂层对镁基体耐腐蚀性和体外降解性能的影响,结合CCK-8及体外矿化实验研究Fe-LDH/AZ91D的生物相容性及成骨相关性能。结果表明：Fe-LDH涂层的存在为AZ91D与腐蚀液的直接接触建立了屏障,有效提升耐腐蚀性能,改性后的镁合金缓蚀效率达到92.76%;PBS中浸泡14天后,AZ91D的质量损失率(40.59%)几乎是Fe-LDH/AZ91D(25.16%)的1.6倍,腐蚀速率(4.14mm/a)约为Fe-LDH/AZ91D(2.13mm/a)的2倍;不同Fe-LDH/AZ91D体积分数浸提液下细胞相容性良好,能较好地维持细胞的成骨活性,并达到与空白组样品同样的水平。     

钪对AZ91合金组织和性能的影响

研究钪在AZ91合金中的相组成、形貌及其对合金组织和性能的影响。结果表明,钪在合金中生成Al3Sc高温耐热相,细化了枝晶组织。钪添加量为0.6%时,室温和200℃的抗拉强度分别为265.4MPa和161.1MPa。钪可显著降低合金自腐蚀电流密度,但腐蚀电位只有轻微增加。     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。     

AZ91D镁合金在大气环境中初期腐蚀行为的研究

AZ91D镁合金在温度40 ℃和相对湿度100%RH的大气环境中, 其初期大气腐蚀符合指数衰减规律, 在高温高湿环境中促进了AZ91D镁合金大气腐蚀的发展. AZ91D镁合金的大气腐蚀初期腐蚀产物变化规律： 基体上出现点刺状腐蚀产物, 点刺状腐蚀产物长大后形成团刺状的腐蚀产物. 团刺状的腐蚀产物不断长大, 相邻近的团刺状的腐蚀产物聚集交织在一起, 构成疏松的腐蚀产物形貌. 这种疏松的腐蚀产物形貌不具备保护作用, 使得大气腐蚀不断加快. 通过对AZ91D镁合金的腐蚀产物的EDX能谱分析, 并结合对腐蚀产物形貌的观察, 表明在大气腐蚀初期的腐蚀产物主要为： 初期形成的MgO和随后形成更加稳定Mg（OH）2. AZ91D镁合金在β相、划痕和晶界等附近区域容易发生腐蚀. 同时表面残留的污染物（手的汗迹等）区域更加容易发生腐蚀.     

轧制温度对AZ61镁合金耐腐蚀性的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、极化曲线、电化学阻抗谱和浸泡实验对轧后(轧制温度分别为：300、350、380、400℃)AZ61镁合金分别进行了微观表征和性能测试。研究了轧制温度对AZ61镁合金微观组织的影响及对耐腐蚀性的遗传效应,明确了轧制温度与耐腐蚀性之间的映射关系。结果表明：随着轧制温度的升高,AZ61镁合金的晶粒尺寸先减小后增大,β相含量先减小后增加再减小,其耐腐蚀性先升高后降低再升高;AZ61镁合金的腐蚀行为呈先局部点蚀,然后以“丝状”扩展为面蚀;当轧制温度为350℃时,AZ61镁合金的晶粒尺寸最小且β相含量最少,此时合金具有较好的耐腐蚀性,其极化电阻高达530.970Ω·cm²,腐蚀电位φ_corr为-1.470 V,腐蚀电流密度J_corr为8.415×10^-6 A/cm²,平均腐蚀速率低至1.14×10^-4 g/(cm²·h)。     

铈镧混合稀土对AZ91D压铸镁合金显微组织和蠕变性能的影响

研究了不同含量Ce/La(x=0,0.1,0.5,1.0)对AZ91D镁合金显微组织及蠕变性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDX)观察与分析表明,压铸AZ91D镁合金中添加Ce/La后,除了α-Mg,β-Mg17Al12相之外,还生成了新的稀土化合物Al11RE3(RE=Ce/La)化合物,并且细化了合金显微组织、提高了合金室温和高温力学性能。生成的Al11RE3(RE=Ce/La)高温热稳定相使AZ91D+xCe/La(x=0,0.1,0.5,1.0)合金在150℃,50MPa下的蠕变抗力优于AZ91D镁合金,1%Ce/La的合金与AZ91D相比,蠕变延伸率低了0.2%,最小蠕变速率从2.30×10-8s-1降低到2.02×10-8s-1。蠕变试样的微观组织结构分析表明:AZ91D合金的蠕变机制主要以晶界滑移方式为主,Al11RE3(RE=Ce/La)热稳定相在晶界处延缓和阻碍了晶界断裂的过程。     

混合稀土阻燃镁合金AZ91D的腐蚀性能分析

利用静态失重法、极化曲线研究了AZ91D-0.1%RE镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,加入0.1%RE提高了镁合金的平衡电位和腐蚀电位,降低腐蚀电流,从而显著降低合金的腐蚀速度。     

搅拌摩擦处理冷喷涂Al涂层的腐蚀防护研究

本文利用搅拌摩擦处理技术对AZ91D镁合金基体上制备的冷喷涂Al涂层进行了后处理,分析搅拌摩擦处理前后冷喷涂Al涂层的腐蚀行为,对比搅拌摩擦处理前后冷喷涂Al涂层的腐蚀防护性能。结果表明,在搅拌摩擦处理前,冷喷涂Al涂层表面主要发生点蚀作用,同时,由于腐蚀液通过涂层内联通的孔隙和粒子间界面到达基体表面,因此基体发生了腐蚀;而在搅拌摩擦处理后,冷喷涂Al涂层表面主要发生电偶腐蚀,且由于涂层表层联通的孔隙和粒子间界面消失,基体并没有发生腐蚀作用,说明搅拌摩擦处理后的冷喷涂Al涂层能够对AZ91D镁合金基体起到有效的腐蚀防护作用。     

AZ31镁合金及工业纯镁大气腐蚀行为研究

对AZ31镁合金和纯镁试样在大连地区海洋性气候中进行为期400 d的室外大气暴露实验,采用图像法计算腐蚀动力学方程,并分析了腐蚀产物的组成结构。结果表明,AZ31镁合金和纯镁试样进行为期400 d的大气暴露实验后,试样表面覆盖一层深灰色的腐蚀产物膜,试样表面腐蚀轻微的区域形成了一些孤立的"小岛","小岛"之间出现较深的蚀坑。AZ31和纯镁试样腐蚀面积分别占各自总面积的42.3%和65.0%。大气暴露实验后的AZ31试样腐蚀产物主要由MgO,Mg(OH)2,Al(OH)3,Al2O3以及Mg和Al元素的碳酸盐、硫酸盐和氯化物所组成。采用图像法统计计算的AZ31镁合金和纯镁试样腐蚀动力学遵循指数关系,H=C×tn。动力学方程分别为:HAZ31=0.403×t0.653,HP Mg=0.549×t0.665。暴露400 d后的AZ31和纯镁试样的腐蚀深度分别为20.2和29.3μm,后者是前者的1.45倍。     

基于消失模铸造AZ91镁合金组织及耐腐蚀性研究

本文以AZ91镁合金为原料,系统研究了基于消失模铸造镁合金的组织及耐腐蚀性能。结果表明,基于消失模铸造AZ91镁合金组织中出现了Al-Mn-Fe三元相,消失模铸造镁合金的腐蚀速率高于金属型铸造镁合金,镁合金的耐腐蚀性能受铸造工艺影响较大。     

电火花表面改性对AZ91D镁合金电弧喷涂铝涂层耐蚀性的影响

通过电弧喷涂/电火花沉积复合工艺在AZ91D镁合金表面制备了耐蚀性涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电化学测试和浸泡实验等研究手段,研究了电弧喷涂/电火花沉积复合涂层的结构及耐腐蚀性能,并对涂层腐蚀机制进行了分析。结果表明:经电弧喷涂/电火花沉积复合处理后,E corr=-1.33 V,较基体和喷涂铝涂层试样分别正移约280,40 mV,腐蚀倾向性有所降低;点蚀电位为-0.704 V,较电弧喷涂铝涂层试样提高约60 mV,点蚀敏感性有所降低;电弧喷涂铝涂层试样的钝化电流i pass=4.6×10-3A·cm-2,电弧喷涂/电火花沉积处理试样的ipass=3.2×10-5A·cm-2,经电火花表面改性后,涂层钝化膜自修复能力大幅增强;在3.5%NaCl溶液中,经36 h浸泡试验后,电弧喷涂铝涂层试样表面出现直径达150μm的点蚀坑;而电弧喷涂/电火花沉积复合涂层表面仅出现直径约5~8μm的点蚀坑,涂层发生的主要为亚稳态点蚀。     

AZ91镁合金稀土表面改性的研究

研究了采用稀土多元共渗方法提高AZ91镁合金表面耐腐蚀性能的作用。结果表明,该方法可以有效地改善镁合金表面耐全面腐蚀、点蚀的性能,提高镁合金表面在温热潮湿环境下的稳定性。经过稀土渗入处理后的镁合金,显微组织均匀、致密,有利于耐蚀性的提高。     

AZ91D镁合金表面真空蒸镀锌铝复合涂层的研究

采用真空蒸镀的方法在AZ91D镁合金表面沉积了锌铝复合涂层,之后在大气环境中,400℃,32 MPa压力下保温2 h。利用OM,SEM,EDS,XRD对涂层的表面形貌,断层结构,表层物相组成进行观察和分析,并对蒸镀锌铝涂层的镁合金进行显微硬度测试和耐蚀性试验。结果表明:在AZ91D表面获得了均匀的锌铝复合涂层,涂层与基体间形成了相互扩散的过渡层,结合二元相图及各点的EDS结果分析可知,在Mg/Zn界面形成的共晶相为Mg2Zn11或MgZn2,在A l/Zn界面形成的共晶相为A l2Zn3;热压处理的试样表面显微硬度达到了1360~1430MPa,为基体硬度的1.7~2.4倍;在3.5%的NaC l中性溶液中浸泡72 h后,热压试样的涂层未发现明显破裂,岛状组织仍然存在,试样表面只出现了少量黑色斑点状的腐蚀,未热压试样的涂层大片剥落,露出了亮白色的基体,涂层已起不到保护基体的作用,而AZ91D试样的基体组织受到了很大破坏,腐蚀坑呈大片的连续状,并有团絮状的腐蚀产物Mg(OH)2,这种疏松的结构不具有防护作用,可见热压涂层使镁合金表面的耐蚀性能得到了明显的改善。     

AZ31镁合金在海洋大气环境中的腐蚀行为

通过室外大气暴露试验,研究了AZ31镁合金在万宁和青岛2个海洋大气环境试验站点1～5年的腐蚀规律,用失重法测定了腐蚀速率,并用SEM和XRD分析了5年后表面腐蚀形貌和腐蚀产物的组成。研究表明,AZ31镁合金暴露在海洋大气环境5年后的腐蚀动力学符合幂函数规律,万宁站的腐蚀速率高于青岛站,且腐蚀速率都随暴露时间的延长而降低,但青岛站腐蚀速率降低幅度更大,腐蚀产物膜对基体保护作用较万宁站强;AZ31镁合金暴露在万宁站和青岛站5年后的腐蚀速率分别为37.6和13.5μm·a-1,腐蚀产物以MgCl2,MgCO3,MgSO3,MgSO4,Mg5(CO3)4(OH)2·8H2O和Mg2(OH)3Cl·4H2O为主;AZ31镁合金在海洋大气环境中不耐腐蚀,表面布满点蚀坑,相对湿度对镁合金较长周期的腐蚀有显著影响。     

稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响

以AZ92镁合金为研究对象,添加少量稀土Sm(0～1.1%),利用扫描电子显微镜、X射线能谱分析法、静态腐蚀失重法和电化学测试等方法研究了少量稀土Sm对AZ92镁合金微观组织、腐蚀速率影响,并探讨了稀土Sm对AZ92镁合金耐腐蚀性能的影响机制。结果表明:随着合金中Sm含量的增加,AZ92合金中粗大枝状β-Mg17Al12组织枝晶断裂,逐渐转变为小岛状,体积分数下降,同时Sm原子结合Al,Mn原子转变成颗粒状Al-Mn-Sm相和Al-Sm相;通过静态腐蚀失重和电化学实验可知AZ92-xSm合金抗腐蚀性能优于AZ92合金。在3.5%NaCl水溶液中,Sm含量达到0.5%时,镁合金腐蚀速率趋于最小值,仅为AZ92合金的42%左右,抗腐蚀性能明显提高。     

搅拌工艺参数对半固态AZ91镁合金晶粒密度的影响

在等温稳态条件下，对半固态AZ91合金浆料的晶粒密度进行了研究：在相同的剪切速率下搅拌，温度越低，固态镁合金晶粒密度越大；在相同温度条件下搅拌，随着剪切速率的增加，晶粒密度逐渐增加，当增加到一定值时，晶粒密度达到最大值，随后随着剪切速率的增加，晶粒密度减小，即随着剪切速率的变化，存在一个最佳剪切速率，使得晶粒密度最大。分析了搅拌时间对晶粒密度的影响，说明半固态浆料的搅拌时间不宜过长。同时还进行了在金属型中成形与水淬的半固态镁合金试样晶粒密度的比较，并得到了相似的规律。该结果为半固态AZ91合金压铸过程的数值模拟及进一步的试验研究提供了有用的数据。     

稀土熔盐扩渗对AZ91D镁合金耐蚀性能的影响

为了提高镁合金的耐蚀性能,首先采用表面机械研磨的方法实现了AZ91D镁合金表面纳米化,然后研究了Ce、Nd、Y熔盐扩渗对AZ91D镁合金表层组织及耐蚀性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)对扩渗层形貌及物相进行了表征,并利用电化学工作站测试了稀土扩渗后合金在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线。研究结果表明,经过表面纳米化及熔盐扩渗稀土后,AZ91D镁合金表面形成一层均匀、致密的稀土扩渗层,合金耐蚀能力明显提高,腐蚀电流密度降低一个数量级,渗层厚度随着扩渗时间的延长而增加,扩渗层变得更连续、致密,XRD及TEM结果表明,扩渗层主要由α-Mg,Mg_(17)Al_(12)和富稀土相Al2RE(Ce/Nd/Y)组成。     

新型除铁熔剂净化镁合金的效果及机理

美国开发出了一种含B2O3的镁合金除铁熔剂,它兼有除铁和除杂双重效果。该熔剂净化镁合金废料后,废料中的铁含量大幅降低,降至0.005%以下,达到AZ91D的水平。经拟合分析,熔剂中起降铁作用的B2O3临界加入量为0.58%。通过盐水浸泡试验测试了镁合金的抗腐蚀性能,净化后试样的均匀腐蚀速率只有0.3mg/(cm3·d)。同时,经该熔剂净化后的镁合金的抗拉强度和延伸率均提高30%以上,而当熔剂用量超过2.2%时,由于引入熔剂夹杂使镁合金力学性能下降。(余东梅)新型除铁熔剂净化镁合金的效果及机理@余东梅…     

稀土对AZ91镁合金组织和性能影响的研究进展

AZ91合金是实际使用最为普遍的一类镁合金,在现有压铸镁合金中AZ91约占90%。稀土元素的独特性质能够影响合金性能,因此在AZ91合金中添加稀土元素,以期改善其性能是目前研究的一个热点。综述了稀土元素对AZ91合金铸造过程中的净化作用,以及对AZ91合金组织的细化作用;论述了稀土元素对AZ91合金力学性能,摩擦磨损性能,耐腐蚀性能的影响。