Gd元素对ZM61镁合金腐蚀性能的影响机理研究.pdfVIP

中文摘要 摘 要 镁合金作为最轻的金属结构材料具有众多优点，如低密度，高的比强度和比 刚度，独特的阻尼减振性以及优良的铸造性能等，使其成为当代最具有发展潜力 的新型结构材料之一。然而，相比于 目前广泛使用的钢铁、铝、钛等其它结构材 料来说，镁及其合金在性能上还存在一定差距。特别是较低的绝对强度和差的耐 蚀性成为制约镁及其合金进一步发展的最主要的两大因素。 目前，科研界及产业界常采用合金化的方法来高镁合金力学性能，特别是 稀土元素的使用更是促使了一批高强度、高塑性的新型镁合金的出现。其中，钆 （Gd 元素）作为最重要的稀土元素之一，可以在一定程度上改善镁合金的塑性， 但研究 Gd 元素的加入镁合金对耐蚀性的影响还不清楚。为了探究 Gd 元素的加入 对镁合金耐蚀性的影响，本课题以 ZM61 镁合金为基体合金，向其添加稀土 Gd 元 素，制备出含 Gd 元素量（质量百分比）分别为 0、0.2、1.0、3.0、6.0 的ZM61-xGd 镁合金。论文通过金相显微镜、扫电镜、能谱分析及XRD 物相分析等手段对不 同状态的 ZM61-xGd 镁合金的微观组织形貌进行了系统表征；同时，采用浸泡实 验，析氢实验，电化学测试实验（极化曲线，开路电位，电化学阻抗谱）等方法 对合金的腐蚀性能进行了测试。通过系统分析试样的腐蚀性能及腐蚀实验前后试 样表面的微观结构特征，研究稀土 Gd 元素的添加对合金耐蚀性的影响机制。 论文取得了如下结论： ① 稀土 Gd 元素能有效降低 ZM61-xGd 镁合金的晶粒尺寸，且随着 Gd 元素 添加量的增加其晶粒尺寸而呈降低趋势，同时，合金中第二相的种类及数量也随 之增加，除了 Mg Zn 之外，开始出现含 Gd 元素的 I 相 （Mg Zn Gd ）和 W 相 7 3 3 6 （Mg Zn Gd ）。 3 3 2 ② Gd 元素的添加对铸态 ZM61-xGd 镁合金耐蚀性的影响有先升高后降低的 趋势（ZM61-1.0GdZM61-0.2GdZM61ZM61-3.0GdZM61-6.0Gd ） 。在铸态 ZM61-xGd 镁合金中，Gd 元素含量不超过 1.0 wt%时，所产生的晶粒细化一定程度 上可以促使镁合金发生均匀的全面腐蚀，且晶界上形成的网状第二相能有效阻止 腐蚀的继续进行，从而高其耐蚀性；但 Gd 元素含量超过 1.0 wt%时，第二相的 种类及含量均增多，分布区域增加，形成更多的微电偶腐蚀区域，耐蚀性下降。 ③ Gd 元素的添加降低挤压态 ZM61-xGd 镁合金的耐蚀性。在挤压过程中， 能有效阻止腐蚀深入进行的网状第二相破碎，散乱分布在基体中，腐蚀电偶对数 量增加，从而腐蚀速率加快，耐蚀性降低，耐蚀性趋势如下： ZM61ZM61-3.0GdZM61-6.0GdZM61-0.2GdZM61-1.0Gd 。 I 重庆大学硕士学位论文 ④ Gd 元素的添加降低双级时效态 ZM61-xGd 镁合金的耐蚀性，且呈一定线 性关系。ZM61-xGd 镁合金在双级时效过程中，在晶界和晶内析出大量细小弥散的 粒状第二相，使发生微电偶腐蚀的区域增加，耐蚀性下降；其耐蚀性趋势如下： ZM61ZM61-0.2GdZM61-1.0GdZM61-6.0GdZM61-3.0Gd 。 关键词：Gd ；ZM61 镁合金；热处理；第二相；腐蚀性能 II 英文摘要 ABSTRACT As the lightest metal structural material, magnesium alloy has many advantages, such as light weight, high speci