Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响

通过剥落腐蚀浸泡实验和极化曲线测试,研究了Zn含量对Al-Zn-Mg-Cu合金挤压棒材耐剥落腐蚀性能的影响,结合金相显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜等微观组织表征方法对影响机理进行了分析和讨论。结果表明:Zn含量(质量分数)由7.93%增至9.85%时,棒材剥落腐蚀抗力下降,剥落腐蚀等级由EA变成EC,最大腐蚀深度由334 μm增至579 μm。Zn含量增加,合金中粗大第二相数量增加,时效后晶界η相尺寸和间距变小、Zn和Mg含量增加,是耐剥落腐蚀性能下降的主要原因。     

医用Mg-Zn-Ca-Mn合金在PBS模拟体液中的腐蚀行为

利用真空感应熔炼,采用金属模浇铸制备了Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz四元合金。使用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪对合金进行分析和表征。探讨了合金在PBS模拟体液中的腐蚀行为。结果表明,Ca、Zn及Mn原子的复合加入可显著细化合金的铸态显微组织;镁合金的腐蚀发生于晶粒内部,至晶界处终止;当加入2.0%的Zn和0.5%的Ca时,铸态合金的抗腐蚀性能最佳(平均腐蚀速率为0.77mm/a);当Zn、Ca含量均大于1%时,固溶时效态合金的腐蚀速率下降为铸态的1/2～1/4,表现出优异的耐蚀性;固溶时效处理可有效减少Mg2Ca相的体积分数,改善其分布,提高合金的耐蚀性能。     

Zn对铸态Mg-Y-Nd-Zr合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析及力学性能测试等研究Zn元素对Mg-Y-Nd-Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着Zn含量的增加,Mg-Y-Nd-Zr-xZn(x=0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,质量分数)合金的晶粒逐渐细化,平均晶粒尺寸由(57±0.8)μm细化至(30±0.3)μm,晶界处共晶相的体积分数也逐渐增加。Mg-Y-Nd-Zr铸态合金中主要存在Mg12Nd相和Mg24Y5相,加入0.5%Zn后,合金中出现Mg12YZn相。随Zn含量的增加,Mg12YZn相的体积分数不断增大,合金的力学性能逐渐提高。当Zn含量为1.0%时,合金具有最优的力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为(208±5.9),(159±3.9)MPa和(7.5±0.2)%,较未加Zn的合金分别提高了18,42MPa和1.2%。     

Mn对Mg-Y-Cu合金的组织和性能的影响

研究了Mn对Mg_95.5Y₃Cu_1.5合金的组织、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明，随着Mn含量的提高合金中的初生α-Mg相细化，其形貌由树枝晶转变为等轴枝晶状，而LPSO相的形貌和体积分数未发生明显的变化；合金的屈服强度、极限拉伸强度和伸长率都提高，与未添加Mn的合金相比Mn含量为0.9%(原子分数)的合金分别提高了20.7%、17.6%和41.0%。合金试样在1%(质量分数)NaCl溶液中的析氢速率、质量损失速率和腐蚀电流密度都降低，腐蚀电位向正向移动，表明其耐腐蚀性能提高。     

Mg与Ag含量对Al-Cu-Mg-Ag新型耐热铝合金晶间腐蚀性能的影响

采用晶间腐蚀性能测试研究Mg与Ag含量对Al-Cu-Mg-Ag合金抗腐蚀性能的影响,结合透射电子显微分析技术与电化学分析技术等探讨了不同成分合金的晶间腐蚀机理。结果表明:增加Mg与Ag含量能够提高合金的时效硬化速率。随Mg含量的增加,强化相Ω相尺寸逐渐减小,体积分数逐渐增大,晶界析出相增多,无沉淀析出带(PFZ)中溶质原子减少,PFZ与基体的电位差增大,合金的抗晶间腐蚀能力逐渐降低。随Ag含量的增加,合金中的强化相由大量的θ′相和少量的Ω相,逐渐转变为大量的Ω相和少量的θ′相。Ag含量的改变对PFZ的电位差影响不大,合金的耐蚀性主要取决于PFZ的宽度。增加Ag含量能够细化晶界析出相,减小PFZ宽度,腐蚀通道变窄,合金的抗晶间腐蚀性能得到提高。     

含Gd的Mg-Al系合金研究现状

镁合金作为"21世纪绿色环保工程材料",具有广阔的应用前景.在诸多类型的镁合金中,Mg-Al系合金是目前应用范围最广、牌号最多的镁合金.合金化一直是改善镁合金性能的重要手段,在围绕Mg-Al系合金开展的众多合金化研究中,加入稀土元素Gd是一个重要的研究方向.近年来,许多研究者围绕微观形貌、力学性能与腐蚀行为三个方面对含Gd的Mg-Al系合金广泛开展了研究.在Mg-Al系合金中加入Gd后,合金第二相的种类与结构会发生相应的变化.其中,最常见的变化为脆性第二相Mg17 Al12转换为高硬度第二相Al2 Gd.Al2 Gd在合金凝固时可作为非均质形核点,使合金的晶粒尺寸得到明显的细化,力学性能也得到提高(细晶强化).此外,Al2 Gd作为热稳定相,在随后的热处理及热加工过程中,不会发生回溶或分解,因此其可以钉扎晶界,抑制晶粒异常长大.2011年有学者首次在含Gd的Mg-Al系合金中发现了LPSO相,但相比于Mg-Zn合金,目前Mg-Al系合金中关于LPSO的研究还比较少,LPSO相的潜力还未得到充分发挥.一般而言,Gd可提升铸态Mg-Al系合金的力学性能,但其对热处理态及热挤压态Mg-Al系合金力学性能的影响更为复杂,还需进一步探究.腐蚀行为方面,加入Gd不仅可以减少Mg-Al系合金晶界处Cu、Fe、Ni等有害杂质元素的偏析,抑制有害杂质元素带来的腐蚀,还可以使腐蚀产物膜更加稳定、致密,从而减缓腐蚀.当然,加入Gd后,Mg-Al系合金第二相的成分、含量、形态及分布发生了改变,导致第二相与基体相的电位差、第二相起到屏蔽腐蚀离子的作用发生改变,也会使合金的腐蚀行为发生相应变化.本文综述了国内外含Gd的Mg-Al系合金的研究现状,介绍了Gd对Mg-Al系合金微观形貌、力学性能和腐蚀行为的影响,并分析了目前研究的不足,最后展望了含Gd的Mg-Al系合金的研究趋势.     

LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn合金的组织与力学性能

制备了3种LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn(x=1,2,3)(%,质量分数,下同)四元镁合金,研究了不同Zn含量对合金显微组织和室温力学性能的影响,并探讨了合金中LPSO相的形成与演变过程及其对合金的强化机制。研究结果表明,Mg-6Gd-4Y-3Zn合金的铸态组织主要由α-Mg和18R长周期结构相Mg12Y1Zn1相组成。若降低合金中的Zn含量,显微组织中会出现Mg24(GdYZn)5。3种合金的退火组织均由α-Mg、18R-LPSO和14H-LPSO相组成,且随着Zn含量的增加,合金中18R-LPSO相的体积分数增加且基体中14H-LPSO相的层片变粗。挤压态合金在T6和T5处理的过程中均发生了β'沉淀。随着Zn含量增加,合金Mg-6Gd-4Y-xZn(包括挤压态和时效态)在常温下的抗拉强度降低。显微组织中18R-LPSO相、细小弥散分布的14H-LPSO相和β'沉淀相共存方能实现理想的强化效果。     

合金成分对Mg-Zn-Y合金准晶形貌和体积分数的影响

利用铁模铸造法制备Zn/Y=6:1(原子比)的Mg-Zn-Y合金,通过XRD,SEM,EDS,TEM和DSC等研究合金成分对Mg-Zn-Y合金相组成、Mg_3Zn_6Y准晶相(准晶Ⅰ相)形貌和体积分数的影响。结果表明:Mg-Zn-Y合金的相组成、准晶Ⅰ相形貌、体积分数及其生成反应与合金成分密切相关。随着合金中Zn和Y元素含量的减少,准晶Ⅰ相的形成反应由单一的包晶反应到包-共晶反应再到完全共晶反应。当合金中Y含量≥7%(原子分数,下同)时,合金由(Mg, Zn)_5Y、准晶Ⅰ相、Mg_2Zn_3和Mg_7Zn_3相组成,且以叠层状形式分布在合金组织中。合金在凝固过程中通过包晶反应形成多边形块状准晶Ⅰ相;当Y含量<7%时,合金中除(Mg, Zn)_5Y、准晶Ⅰ相和Mg_7Zn_3相外,还析出了Mg相。当合金中Y含量在5%～7%时,准晶Ⅰ相通过包晶和共晶反应生成,以共晶反应为主。当Y含量≤4%时,准晶Ⅰ相完全通过共晶反应形成(Mg+I-phase)层片状共晶组织。所研究的合金中均生成了体积分数大于27%的准晶Ⅰ相,Mg₃₀Zn₆₀Y₁₀合金中准晶Ⅰ相的体积分数最高,约为77%。     

Al—Cu—Zn—Mg合金中合金元素对显微组织及机械性能的影响

Al-Cu-Zn-Mg 合金的机械性能随合金元素含量的增加变化规律是,合金中含5.0%Cu 及1.0Mg 的情况下,Zn 含量从4.0%增至7.0%时,σb 值从310MPa 增高到450MPa,σ_(0.2)值自170MPa 增至410MPa:延伸率从20%以上减小到10%以下。Zn 含量对合金显微组织则无明显的影响。当含5.5%Zn 及1.0%Mg 时,自4.5%Cu 增加到6.0%Cu,σ_b 值从350MPa 增至410MPa,σ_(0.2)从Mg,204MPa 增至300MPa,其作用均不及 Zn 大。延伸率自20%减为18%。含6.5%Cu 时,强度值出现降低;显微组织中θ(CuAl_2为基的固溶体)相数量增多。当合金含5.0%Cu 及5.5%Zn 时,含0.8%增至2.0%Mg,σ_b 值自360MPa 增至430MPa,σ_(0.2)从206MPa 增加到385Mpa,延伸率由20%减小到9%,其作用亦大于铜的作用,含铜大于1.0%,合金组织中出现 S(Al_2CuMg)相,Mg 含量增多,化合物的体积分数亦增加,但不及铜的影响大。     

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.     

微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAl高熵合金的组织与性能的影响EI北大核心CSCD

高熵合金(HEAs)表现出比传统合金更为优异的耐磨耐蚀性能,逐渐成为金属材料领域的研究热点。采用金属热还原法制备不同W含量的CoCrFeNiMnAlW_(x)(x=0.12,0.15,0.19)高熵合金,研究微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAlW_(x)高熵合金的相结构、微观组织与性能的影响。采用XRD,SEM和EDS等技术表征该合金的相结构、显微组织及元素分布,利用材料表面性能测试仪和电化学工作站测定该合金的摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。结果表明:不同W含量高熵合金均由两种不同晶格常数的BCC相组成,随着W含量的增加,BCC1相微观相貌并没有明显的变化,但是BCC2相的微观形貌和元素分布随W含量的变化而明显变化,而耐磨损性能和耐腐蚀性能均有一定程度的提高,CoCrFeNiMnAlW_(0.19)合金的摩擦因数和磨损率分别为0.684和1.06×10^(-5)mm^(3)/(N·m),磨损机制由黏着磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损相结合,最后再转变为摩擦磨损;在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度从6.08×10^(-6)A/cm^(2)减小到1.72×10^(-6)A/cm^(2),腐蚀速率也逐渐减小。     

(H4N)2S对电合成CoO/聚苯胺复合膜腐蚀性能的影响

在CoSO₄-C₆H₇N-H₂SO₄混合液中,采用恒电位法合成了CoO/聚苯胺（PANI）复合膜,研究了添加剂（H₄N）₂S对CoO/PANI复合膜的影响。通过电化学测试技术、SEM、XRD和加速腐蚀试验等方法对CoO/PANI复合膜的微观形貌及耐腐蚀性能进行分析。结果表明,合成的CoO/PANI复合膜中,CoO以晶体形式存在,（H₄N）₂S的加入改变了CoO/PANI复合膜膜层的微观形貌,由不致密不规则的片状结构转变为均匀致密规则的片状一体结构,（H₄N）₂S加入量过大导致（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜表面出现少量孔洞;未添加（H₄N）₂S的CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度为7.079×10-6 A/cm2,自腐蚀电位为-0.545 V,添加0.3 g/L的（H₄N）₂S后,（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度达到7.943×10-7 A/cm2,自腐蚀电位达到-0.314 V,极化电阻为6 426.8 Ωcm2,经过10% HCl点滴腐蚀时间达478 s,中性盐雾实验56 h未见锈蚀,（H₄N）₂S显著提高了CoO/PANI复合膜的耐腐蚀性能。      

Ti6Al4V钛合金渗碳层在HF中的腐蚀行为

用真空感应渗碳方法对Ti6Al4V钛合金进行高速渗碳,研究了渗碳层在HF溶液中的腐蚀行为。对腐蚀前后渗碳层的相结构和形貌的分析发现：对Ti6Al4V钛合金高速渗碳后,在表面生成一层TiC和CTi_0.42V_1.58复合化合物相的渗碳层。因为表面有渗碳层,Ti6Al4V钛合金在浓度为0.2%的HF中?泡其腐蚀速率从4.65×10^-10 g·m^-2·h^-1降低到3.3×10^-10 g·m^-2·h^-1。电化学腐蚀测试结果表明,其自腐蚀电位从未渗碳时的-0.94 V升高到-0.68 V,腐蚀电流密度从4.10 mA·cm^-2降至1.65 mA·cm^-2,极化电阻从6.36 Ω·cm²增大到15.8 Ω·cm²,R_t从0.2 Ω·cm²增大到5.7 Ω·cm²。渗碳层具有n型半导体特性,未渗碳样品具有p型半导体特性。Ti6Al4V钛合金渗碳后,在腐蚀过程中电子转移的阻力增大,使耐蚀性提高。F^-对Ti6Al4V钛合金渗碳层的腐蚀机理,主要是析氢腐蚀。     

7B04铝合金-CFRP300在模拟海洋大气环境下的电偶腐蚀行为

为了有效地从腐蚀防护角度为飞机异种金属选材提供指导,针对飞机特定的服役环境,通过有限元仿真和腐蚀实验研究飞机典型搭接结构的腐蚀行为。对铝合金、复合材料及搭接件进行了实验室的周浸实验,然后通过极化曲线测量实验、宏微观形貌的观察、疲劳测试、XRD等表征手段研究7B04铝合金与CCF300/QY9511复合材料搭接件的电偶腐蚀规律,并以极化曲线测得的电化学参数为边界条件,建立了搭接件的腐蚀仿真模型。结果表明,在周浸实验0周期和10周期后,铝合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-802 mV和2.357×10^-7 A/cm²,-872 mV和1.477×10^-6 A/cm²,复合材料则分别为-240 mV和6.217×10^-7 A/cm²,-98 mV和2.286×10^-7 A/cm²,随着腐蚀周期的延长7B04铝合金材料呈现自腐蚀速率加快、自腐蚀电位负移的变化趋势,而复合材料呈现自腐蚀电位正移、自腐蚀速率缓慢增大的变化趋势;搭接件腐蚀产物逐渐增多,腐蚀程度越来越严重;疲劳寿命随着腐蚀周期的延长而降低;随着腐蚀周期延长,腐蚀坑深度逐渐增大;腐蚀的产物包括Al（OH）₃,Al₂O₃,AlCl₃;搭接件仿真结果与加速腐蚀实验后的结果具有良好的一致性。该研究给出了飞机典型搭接结构的易腐蚀部位,揭示了电偶腐蚀规律,为飞机结构的腐蚀防护指明了方向。     

Mo含量对CoCrFeNiMo高熵合金组织及耐蚀性能的影响

高熵合金由于具有优异的机械性能及耐蚀性能在涂层工业领域备受关注。采用同步送粉激光熔覆技术在Q235钢表面制备了CoCrFeNiMo_x高熵合金涂层,研究了涂层的组织结构和耐蚀性能,并结合第一性原理计算分析了涂层耐蚀机理。研究结果表明：CoCrFeNiMo_0.1、CoCrFeNiMo_0.2高熵合金涂层是由fcc相组成,而CoCrFeNiMo_0.3高熵合金涂层则由fcc相和σ相组成。合金的晶粒主要呈树枝晶,枝晶间富集Cr、Mo元素,枝晶内富集Co、Fe元素。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,CoCrFeNiMo_x高熵合金涂层具有优良的综合耐蚀性能;并且随着Mo元素含量的增加,涂层的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减少,钝化区间变长,阻抗弧半径增大,电极反应阻力增强。通过第一性原理计算证明,涂层较高的耐蚀性能与表面致密的钝化膜形成密切相关。     

Significantly improved corrosion resistance of Mg-15Gd-2Zn-0.39Zr alloys: Effect of heat-treatment

The effects of heat-treatment on corrosion behavior of Mg-15Gd-2Zn-0.39 Zr alloys were investigated through microstructure characterization, corrosion tests, and scanning Kelvin probe force microscope (SKPFM) analysis. In long-term corrosion experiments, the corrosion rates of Mg-Gd-Zn-Zr alloys were mainly determined by the effects of micro-galvanic corrosion. During heat-treatment, the β-(Mg,Zn)₃Gd eutectic phase in as-cast alloys transformed into a long-period stacking ordered (LPSO) phase, coupled with the precipitation of small precipitates. As heat-treatment proceeded, the local potential and the volume fraction of the LPSO phases reduced gradually compared with the eutectic phase, which resulted in a remarkable decrease of the micro-galvanic effect between the second phase and Mg matrix. As a result, the corrosion resistance of heat-treated alloys improved significantly.     

铜在碳钢中扩散及其对碳钢耐腐蚀性的影响

用水溶液电沉积法在碳钢表面电镀铜并进行高温扩散退火,用Den-Broeder法计算铜在碳钢中的扩散系数,研究了铜在碳钢中的扩散行为及其对碳钢耐腐蚀性的影响。结果表明,铜在碳钢中的扩散主要沿晶界进行,铜的扩散抑制了热处理过程中碳钢晶粒的长大。铜在碳钢中的扩散系数为1.11×10-16～3.03×10-11 cm2/s,扩散系数随着退火温度的提高而升高,随着铜浓度的提高而降低。铜在碳钢高温奥氏体区中扩散所需的激活能为126～167 kJ/mol,在高于低温铁素体+奥氏体混合区中激活能为90～108 kJ/mol。通过铜在碳钢中的扩散制备的Cu-Fe梯度材料,具有优良的耐腐蚀性。     

高Cu铸造铝合金的摩擦磨损性能EI北大核心CSCD

采用压铸工艺制备Cu含量为5%~20%(质量分数,下同)的Al-Cu合金试样。在布氏硬度计上测定试样的硬度,利用球盘往复式磨损试验机进行3种载荷(1~5 N)的磨损实验,通过SEM和EDS分析不同Cu含量试样的磨损机理。结果表明:随着Cu含量从5%增加至20%,Al-Cu合金中θ相的体积分数由2.00%增加到25.80%,且θ相的尺寸逐渐增大;硬度从59HB增加到170HB。摩擦因数在0.4~0.85范围内变化;Al-Cu合金试样的比磨损率随Cu含量增加先急剧降低后趋于平缓,Cu含量达到15%以上合金试样比磨损率变化不大,最低比磨损率在4.1×10^(-4)mm 3·N^(-1)·m^(-1)左右;较低Cu含量试样的比磨损率随载荷变化显著,随着Cu含量增加比磨损率差别减小。Al-Cu合金的主要磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,低Cu含量试样以黏着磨损为主,高Cu含量试样以磨粒磨损为主;随着载荷的增加,低Cu含量试样黏着磨损程度增加,高Cu含量试样磨粒磨损程度增加。     

TaN薄膜的等离子体增强原子层沉积及其抗Cu扩散性能

使用Ta[N(CH₃)₂]₅和NH₃等离子体作为反物用等离子体增强原子层沉积工艺生长了TaN薄膜,借助原子力显微镜、X射线光电子能谱、四探针和X射线反射等手段研究了薄膜的性能与工艺条件之间的关系。结果表明,TaN薄膜主要由Ta、N和少量的C、O组成。当衬底温度由250℃提高到325℃时Ta与N的原子比由46:41升高到55:35,C的原子分数由6%降低到2%。同时,薄膜的密度由10.9 g/cm³提高到11.6 g/cm³,电阻率由0.18 Ω?cm降低到0.044 Ω?cm。与未退火的薄膜相比,在400℃退火30 min后TaN薄膜的密度平均提高了~0.28 g/cm³,电阻率降低到0.12~0.029 Ω?cm。在250℃生长的3 nm超薄TaN阻挡层在500℃退火30 min后仍保持良好的抗Cu扩散性能。     

镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与性能EI北大核心CSCD

传统的超疏水表面的制备过程比较复杂,机械稳定性差,这严重制约了超疏水表面的实际应用。采用“黏合剂+纳米粒子”的方法,在镁合金表面制备一种无氟、持久稳定的超疏水环氧复合涂层。接触角测试结果表明,复合涂层的接触角最高可达160.2°,且在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡30天后,接触角仍然高达103°;EIS结果表明,在5个加速老化循环周期后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)仍高于10^(9)Ω·cm^(2),展现出优异的耐盐雾性能和耐蚀性能;摩擦磨损实验结果显示,在19.6 N的载荷下机械摩擦8 h后,复合涂层的|Z|_(0.01 Hz)高达1.84×10^(9)Ω·cm^(2)。通过“空气垫”的屏障作用,复合涂层能够为镁合金提供高效且持久的腐蚀防护,“黏合剂+纳米粒子”策略为超疏水涂层的制备提供了新的思路。