铸造AZ91镁合金应力腐蚀性能研究

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1、分类号：TG174单位代码：10183研究生学号：2015434044密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）铸造AZ91镁合金应力腐蚀性能研究StudyontheStressCorrosionCrackingPropertiesofCastAZ91MagnesiumAlloy作者姓名：王震类别：工程硕士领域（方向）：材料工程指导教师：宋雨来副教授佟国栋研究员培养单位：材料科学与工程学院2018年6月—————————————————————铸造AZ91镁合金应力腐蚀性能研究——————————

2、———————————StudyontheStressCorrosionCrackingPropertiesofCastAZ91MagnesiumAlloy作者姓名：王震领域（方向）：材料工程指导教师：宋雨来副教授佟国栋研究员类别：工程硕士答辩日期：2018年5月31日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著）。否则应承担侵权作权的商业性使用（但纯学术性使用

3、不在此限，的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：４ｆ曰期：。年月曰２？＃／丨摘要铸造AZ91镁合金应力腐蚀性能研究摘要镁合金作为一种轻质的工程结构材料，具备高比强度

4、和比刚度，优异的阻尼性能以及抗电磁波干扰能力等特点，而且易于切削加工和回收利用，被广泛应用于汽车、3C等工业领域。但是镁合金的抗腐蚀性能很差，尤其是当镁合金构件在服役过程中承受着外加载荷与服役环境的双重作用时，极易发生应力腐蚀开裂（SCC），使得镁合金构件的承重能力下降，易于发生突发性断裂失效。这不仅造成了安全隐患，还限制了镁合金的应用范围。因此，揭示镁合金应力腐蚀开裂机理，寻求改善镁合金应力腐蚀性能的方法对于镁合金的推广应用具有重要意义。本文以铸造AZ91镁合金为研究对象，通过研究AZ91镁合金

5、的预浸泡脆化行为，验证了氢脆的作用机理。并采用不同的热处理（T4、T6）工艺以及稀土Er、Ce合金化的方法，通过改变微观组织，系统地研究了AZ91镁合金在潮湿大气环境下的应力腐蚀开裂行为。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子谱（XPS）、腐蚀失重测试、动电位极化曲线测试以及慢应变速率拉伸（SSRT）试验等手段，观察分析镁合金的微观组织和物相组成、静态腐蚀特征、应为腐蚀行为及应力腐蚀断口形貌。详细探讨了T4、T6热处理和稀土元素Er、Ce对AZ91镁合金应力腐蚀性能的影响规律和

6、作用机理。研究结果表明，在预浸泡过程中，AZ91镁合金阴极析氢反应过程生成的氢原子会有部分溶入到镁基体，在慢应变速率拉伸试验过程中引发氢脆，同时，合金表面的点蚀坑附近形成应力集中，导致合金的强度和塑性降低。试样进行除氢处理后，合金的力学性能并不能完全恢复，这是由于合金内部残留的氢原子和不可逆的阳极损伤所致。因此，AZ91镁合金的预浸泡脆化行为可归因于氢脆与应力集中的综合作用。在阳极溶解和氢致开裂的耦合作用下，AZ91镁合金在潮湿大气环境下发生应力腐蚀开裂，而T4及T6处理后，AZ91镁合金的应力腐

7、蚀抗力显著提高。T4处理使得β-Mg17Al12相发生溶解，分解成的Mg、Al原子扩散到α-Mg基体，形成单相过饱和固溶体。通过增加α-Mg基体中的Al含量以及减少阴极相的数量，提高了镁基体的耐蚀性。T6处理后，β-Mg17Al12相在晶界和晶内分别以层片状和粒状重新析出，形成连续的腐蚀I吉林大学硕士学位论文阻挡层，阻碍腐蚀的扩展，降低AZ91镁合金的腐蚀速率。此外，T4和T6处理可在一定程度上阻滞AZ91镁合金的阴极析氢反应过程，氢原子数量减少。热处理后β-Mg17Al12相的溶解或均匀析出降低

8、了氢的偏聚程度。通过减缓镁基体的腐蚀以及弱化氢脆的影响，T4及T6处理均明显降低了AZ91镁合金的应力腐蚀敏感性。稀土Er、Ce添加后，粗大骨骼状的β-Mg17Al12相由不连续网状分布转变为细小的弥散岛状分布，并生成粒状的Al3Er和针状的Al11Ce3稀土金属间化合物，减少β-Mg17Al12相的体积分数。稀土Er、Ce提高了AZ91镁合金的耐蚀性，主要是由于β-Mg17Al12相的体积分数减少，降低了阴、阳极表面面积比，从而抑制β-Mg17Al12相的微电偶腐蚀加速作用。同时