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1、第27卷第5期中国腐蚀与防护学报Vol.27No.52007年10月JournalofChineseSocietyforCorrosionandProtectionOct.2007不同铝添加量对镁合金显微组织及大气腐蚀行为的影响贾瑞灵1,3严川伟2王福会1,2(1.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001;2.中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016;3.内蒙古工业大学材料学院呼和浩特010051)摘要:利用SEM、EDAX、XRD等技术分析3种不同Al添加量的镁合金的显微组织和相结构,经实验室模拟金属大气
2、腐蚀实验后观察其腐蚀形貌。结果表明,随着Al含量的增加,Mg-Al合金中β相(Mg17Al12)的数量明显增加;不存在β相的镁合金表面腐蚀产物较少,基体腐蚀较浅,存在β相的镁合金表面腐蚀产物较多,基体出现较深的腐蚀坑;β相的数量与分布的不同是镁合金腐蚀形貌存在差异的主要原因。关键词:镁合金铝含量显微组织大气腐蚀中图分类号:TG174.3+1文献标识码:A文章编号:1005-4537(2007)05-0269-052实验方法1前言以工业纯Mg(99.9%)和纯Al(99.7%)为原镁及其合金是21世纪满足轻质化、环保化发料,向纯Mg中分别添加3.
3、4mass%、9.3mass%和展最具潜力的结构材料。但是由于镁及镁合金的耐20.7mass%的纯Al,采用气体保护,电阻坩埚炉加蚀能力差,限制了它们的广泛应用。镁合金中热至730℃,保温30min后倒入金属型中冷却。所Mg-Al系列合金在工业中应用较多。在铸造过程得3种合金分别称为3Al、9Al与21Al镁合金。试样中,由于冷却速度很快,当Al含量超过其在Mg中尺寸为10mm×10mm×3mm,经预磨、抛光处理的室温溶解度时,往往会在初生的α相晶界上分后,在丙酮中超声清洗20min,干燥待用。用型号为布有β相(Mg17Al12)。其中,β相周
4、围的α相为100型的电动气溶胶喷雾器,将10%NaCl乙醇水溶共晶结构,称为共晶α相,其特点是含铝浓度较液喷雾沉积在试样表面,吹干称重。选取表面沉积高。镁合金的显微组织对镁合金在溶液中腐蚀行为量大约为0.12mg/cm2的试样,进行实验室模拟金的影响,已有为数不少的相关研究[1~8]。多数研究认属大气腐蚀实验,相对湿度为93%±5%,水浴温度为β相的电位高于α相或共晶α相,在一定条控制在25℃±1℃。试样在腐蚀箱中总计暴露件下β相作为电偶对的阴极相,促进α相或共晶40d,每10d取样一次,用型号为XL-30FEGα相的腐蚀。大气环境是镁合金最为
5、重要的应用环(PHILIPS)扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物形貌及境之一,在该环境下镁合金所发生的腐蚀与在溶液基体的腐蚀状况。中发生的腐蚀不尽相同[9]。大气腐蚀的发生与环境用SEM和X射线衍射仪(XRD)分析3种不中污染物在镁合金表面上的沉积位置或存在形式同Al含量镁合金的显微组织(酒石酸腐刻)和相有很大关系,而且对于一定微结构的合金材料,微结构,并通过能谱分析(EDAX)辅助鉴别合金中存电偶作用受环境条件制约。在的共晶相。本研究通过在纯Mg中添加不同含量的Al,得3结果和讨论到3种具有不同显微组织特征的Mg-Al二元合金。在试样表面沉积Na
6、Cl盐粒后,进行实验室模拟金3.1不同Al添加量镁合金的显微组织分析属大气腐蚀试验,从而了解不同铝含量镁合金的显向纯Mg中添加不同含量的纯Al,形成的微组织对由NaCl盐粒诱发的大气腐蚀行为的影响。Mg-Al二元合金,Al含量不同,这将直接影响镁合金的显微组织与相组成。图1为3种不同铝含量镁定稿日期:2007-04-23合金的XRD图谱。可见,3Al镁合金中没有出现明基金项目:国家自然科学基金(50571105)显的β相的衍射峰,Al主要以固溶的形式存在于作者简介:贾瑞灵,1971年生,女,博士生,从事大气腐蚀研究270中国腐蚀与防护学报第27
7、卷(11mass%)。3.2实验室模拟金属大气腐蚀实验结果NaCl盐粒沉积到3Al、9Al和21Al镁合金试样表面的最初形态见图3。盐粒是通过沉降方式到达试样表面的,沉积的位置很随机。对于9Al、21Al双相镁合金(图3b、图3c),盐粒在α相、β相上都有沉积,不存在优先选择沉积的倾向。在实验室模拟金属大气腐蚀的实验中,在高湿度气氛作用下,NaCl盐粒逐渐溶解,部分Cl-随薄液膜向周围区域扩展。随着暴露时间的延长,在NaCl盐粒及周围出现了明显的腐蚀产物。图4分别为暴露10d与40d后3Al、9Al与Mg基体中。而在9Al与21Al镁合金中,除
8、了基体α21Al镁合金表面的腐蚀产物形貌。暴露时间不同,相外,还出现了明显的β相衍射峰。3Al(图4a、图4d)、9Al(图4b、图4e)以及21Al
