稀土元素对AZ91镁合金组织结构和腐蚀行为的影响

发布时间：2017-06-06 16:24

  本文关键词：稀土元素对AZ91镁合金组织结构和腐蚀行为的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 镁合金以其独特的优点和丰富的资源,正广泛地应用于航空航天业、汽车工业和通讯电子等领域。但镁合金的耐蚀性能较差,限制了进一步的应用。在表面形成稀土转化膜和在合金内部添加稀土元素的方式是提高镁合金的耐腐蚀性能的有效途径之一。本论文采用析氢集气、电化学阻抗、极化曲线、扫描电镜、X-射线衍射等研究方法,以使用最广泛的AZ91镁合金为对象,研究了在镁合金表面形成稀土转化膜和在镁合金自身添加稀土铈和镧元素对镁合金结构和腐蚀性能的影响规律。 本论文首先以硝酸铈为主盐成分进行稀土盐转化膜的研究,在AZ91镁合金表面形成无毒无污染的铈盐转化膜,并采用电化学阻抗技术优化了处理时间、温度、硝酸铈浓度和促进剂等因素对膜层结构对膜层结构和膜层耐蚀性能的影响,获得了最佳成膜条件:温度35℃,时间为30min,处理液主盐Ce(NO_3)_3的浓度为0.02mol/l和4ml/l H_2O_2。结果表明:优化后的工艺能够在AZ91镁合金表面获得宏观黄色且致密,微观具有微小裂纹并分层的膜层,表层Ce含量较高。工艺优化制备的稀土化学转化膜能有效提高镁合金的耐蚀性能,抑制阴阳极反应,自腐蚀电位提高250mV,自腐蚀电流密度降低达到2个数量级。长期全浸实验结果表明转化膜能有效提高镁合金耐腐蚀性能,浸泡60小时后,保护性大大降低。同时也制备了白色的镧转化膜,得到其最佳成膜条件:温度45℃,时间为30min,处理液主盐La(NO_3)_3的浓度为0.005mol/l。 第四章主要制备了不同稀土铈和镧含量的AZ91镁合金,研究了稀土铈和镧对AZ91镁合金微观结构,组成以及腐蚀电化学的影响。合金的微观结构分析表明:添加稀土铈和镧元素改善了AZ91镁合金的微观组织结构。改变了合金中Al元素的分布,细化了合金中的β相,并且在合金中形成了MgAlRE(RE=Ce、La)相,其数量随着Ce、La添加量的增加而减少。析氢实验结果表明,加入铈和镧后镁合金析氢速度比未加稀土的AZ91慢14倍以上,其中添加铈含量为1.32%的C3和添加镧含量为1.82%的C6析氢速度相对AZ91分别为1/68和1/47。对于添加同类的稀土元素而言,添加量最多的C3、C6稀土镁合金析氢速度最慢。稀土镁合金的极化行为结果表明,铈镧的添加,降低了其自腐蚀电流,比未添加稀土的AZ91的自腐蚀电流降低了2个数量级,电化学阻抗谱实验结果也表明,稀土镁合金在浸泡初期,阻抗的复平面图的实部和虚部都增大,拟合结果表明腐蚀速度降低大约2～6倍不等。稀土元素腐蚀形貌上分析,添加稀土后腐蚀面积有效减小,只发生在局部区域,并且腐蚀坑较未添加稀土的AZ91浅,耐腐蚀性能提高,说明稀土铈和镧的添加对合金有一定的保护作用。合金的腐蚀产物分析表明,添加Ce和La元素对AZ91镁合金的腐蚀产物膜的形成有重要影响。添加Ce和La的AZ91镁合金的腐蚀产物膜中不仅含有较多的Al元素,而且还含有少量的Ce和La元素,腐蚀产物膜组成的变化使得膜层的耐腐蚀性更好。 稀土元素铈和镧不论是以在AZ91镁合金表面形成转化膜的形式,还是在合金本身添加形成稀土镁合金,都能一定程度上提高镁合金的耐腐蚀性能。
【关键词】：镁合金 稀土元素 微观结构 耐蚀性能 电化学阻抗谱 XRD 析氢
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-36
• 1.1 镁资源及镁合金的应用现状与发展前景12-15
• 1.1.1 镁资源12
• 1.1.2 镁合金的应用现状12-14
• 1.1.3 镁合金的发展前景14-15
• 1.2 镁及其合金的基本知识15-20
• 1.2.1 纯镁15-17
• 1.2.2 镁合金17-20
• 1.3 镁合金的特性20-22
• 1.3.1 镁合金的优点20-21
• 1.3.2 镁合金的缺点21-22
• 1.4 镁及其合金的腐蚀22-27
• 1.4.1 镁及其合金的腐蚀行为22-23
• 1.4.2 镁及镁合金的腐蚀形态23-27
• 1.5 影响镁合金腐蚀行为的因素27-31
• 1.5.1 冶金因素27-30
• 1.5.2 环境因素的影响30-31
• 1.6 提高镁合金耐腐蚀性的途径31-34
• 1.6.1 去除杂质的有害性31-32
• 1.6.2 添加合金元素32-33
• 1.6.3 改善冶金工艺技术33
• 1.6.4 进行表面处理或改性33-34
• 1.7 稀土元素改善镁合金耐蚀性的研究现状34-35
• 1.8 本论文研究内容的意义35-36
• 第二章 实验方法36-41
• 2.1 稀土转化膜的实验材料及研究方法36-38
• 2.1.1 实验材料36-37
• 2.1.2 研究方法37-38
• 2.2 稀土镁合金的制备及研究方法38-41
• 2.2.1 合金制备38-39
• 2.2.2 合金表面形貌分析39
• 2.2.3 合金腐蚀性能测试39-41
• 第三章 稀土转化膜的制备及对镁合金耐蚀性能的影响41-55
• 3.1 前言41
• 3.2 稀土转化膜的工艺优化41-43
• 3.2.1 工艺流程41-42
• 3.2.2 正交实验42-43
• 3.3 稀土盐对AZ91镁合金电化学行为的影响43-44
• 3.3.1 开路电位43-44
• 3.3.2 极化曲线44
• 3.4 单因素对转化膜电化学阻抗的影响44-50
• 3.4.1 稀土盐浓度的影响44-45
• 3.4.2 H_2O_2浓度的影响45-46
• 3.4.3 温度的影响46-47
• 3.4.4 处理时间的影响47-50
• 3.5 转化膜表征50-52
• 3.6 稀土转化膜失效过程电化学阻抗谱行为52-53
• 3.7 转化膜失效过程的电化学噪声分析53-54
• 3.8 本章小结54-55
• 第四章 稀土元素铈、镧对AZ91镁合金的影响55-74
• 4.1 前言55-56
• 4.2 铈对AZ91镁合金的影响56-65
• 4.2.1 含铈镁合金的微观组织结构56-58
• 4.2.2 含铈镁合金的一般腐蚀行为58-59
• 4.2.3 含铈镁合金的腐蚀电化学行为59-63
• 4.2.4 含铈镁合金腐蚀形貌63-65
• 4.3 镧对AZ91镁合金的影响65-73
• 4.3.1 含镧镁合金的微观组织结构65-67
• 4.3.2 含镧镁合金的一般腐蚀行为67-68
• 4.3.3 含镧镁合金的腐蚀电化学行为68-71
• 4.3.4 含镧镁合金的腐蚀形貌71-73
• 4.4 结论73-74
• 第五章 总结与展望74-76
• 5.1 总结74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文82-83
• 致谢83

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王敏;王海东;徐学东;;稀土Pr对AZ91D镁合金组织和性能的影响[J];热加工工艺;2011年23期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 毛丽贺;医用镁钙锌合金成分设计及表面改性研究[D];天津大学;2009年

2 刘文娟;Mg-Al系镁合金及稀土元素（Ce，La）合金化后微观结构和腐蚀行为的研究[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 贺睿;AZ81基稀土镁合金组织与腐蚀性能的研究[D];河南理工大学;2010年

2 吴集才;压铸AZ91镁合金/碳纳米管复合材料性能研究[D];南昌大学;2011年

3 惠燕先;AZ91镁合金生物活性钙系磷化膜的制备及性能研究[D];吉林大学;2012年

4 韩朝;Ni-Cr-Al基合金热腐蚀及溶液腐蚀行为研究[D];中南大学;2012年

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本文编号：426904