两种含稀土镁合金的电化学腐蚀行为
文献类型：学位论文
| 作者 | 王赫男 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 王福会 |
| 关键词 | 腐蚀 含稀土镁合金 微晶化 Cl- |
| 其他题名 | Electrochemical Corrosion Behaviors of Two Magnesium Alloys Containing Rare Earth Elements |
| 学位专业 | 腐蚀科学与防护★ |
| 中文摘要 | 众所周知，镁合金耐蚀能力的提高是其能够得到广泛应用的前提条件。添加稀土元素是提高镁合金耐蚀性能的有效手段之一。前人在对镁合金高温氧化行为的研究中发现，稀土元素能够作为氧化物的形核物质促进氧化物在镁合金表面迅速形成，提高了镁合金的抗氧化能力。那么，在常温水溶液中稀土元素是否能够作为钝化膜的形核物质，促进钝化膜的形成，从而改善镁合金的耐蚀性能呢？为此，本论文首先从理论上系统研究了添加稀土元素Ce对AZ91镁合金表面钝化膜形成过程、稳定性及耐蚀性的影响，以便为稀土元素在镁合金中的应用提供更多的理论依据。研究获得的结果如下： 添加了1.5%Ce的AZ91合金在0.01MNaOH水溶液中的钝化行为研究结果表明，稀土元素Ce参与了AZ91合金钝化膜的形成，并以稀土氧化物(CeO2)的形式富集于钝化膜内层；在AZ91合金的钝化过程中，CeO2起了阻挡层的作用，改变了钝化膜的生长机制。但是，由于CeO2中的Ce4+取代了具有n型半导体特征的AZ91合金钝化膜中的Mg2+，致使钝化膜的载流子密度显著增加，膜导电性增强，膜内电化学反应容易，因此，该合金钝化膜的稳定性反而降低。 在含有Cl-的水溶液(pH=12)中的研究结果表明，稀土元素Ce降低了该合金的抗点蚀能力。这是由于稀土元素Ce的添加导致Cl-更容易在钝化膜外层吸附。Cl-吸附量的增加提高了介质对钝化膜的侵蚀能力，致使钝化膜的厚度变薄，在较低的阳极电位下就可以发生破裂。 虽然稀土元素的加入在一定程度上降低了AZ91合金钝化膜的稳定性和抗点蚀能力，但是由于稀土镁合金具有优良的机械性能和抗高温性能，在航空、航天领域中仍有着十分广阔的应用前景。因此，寻求改善现役稀土镁合金耐蚀性能的有效手段仍然是腐蚀领域的热点。前人研究结果表明，磁控溅射方法制备的微晶或纳米晶涂层虽然降低了镁合金钝化膜的稳定性，却能够提高其抗点蚀性能。为此，本文利用磁控溅射技术获得了微晶化GW102K（Mg-10Gd-2Y-0.5Zr）新型稀土镁合金的涂层，系统研究微晶化对该稀土镁合金钝化膜的稳定性和抗点蚀能力的影响，为探索提高新型稀土镁合金耐蚀性能的有效技术途径提供实验基础。 研究结果表明，在0.2MNa2SO4和0.6M(3.5wt%)NaCl中性水溶液中，微晶化致使GW102K稀土镁合金的自腐蚀电流密度增加，耐蚀性降低。机理研究表明，微晶化改变了GW102K合金的阴极反应历程，阴极反应过程中形成了镁的氢化物。由于微晶涂层表面存在大量晶界，有助于镁氢化物的形成，阴极反应变得容易，因此，阴极反应速度增加，并最终导致合金的自腐蚀速度增加，耐蚀性降低。 研究同时发现，微晶化促进了阳极腐蚀产物膜的形成，降低了阳极电流密度，增加了阳极腐蚀产物膜的稳定性，但并没有改变GW102K合金的阳极反应历程。其次，微晶涂层提供了较为均匀的组织结构，在其表面生成了成分更加均匀、结构更加致密的钝化膜，从而提高了GW102K合金的抗点蚀能力。进一步对腐蚀产物膜的AFM形貌观察和电子结构特征分析发现，随着腐蚀时间的增加，微晶涂层的腐蚀速率逐渐降低，抗点蚀能力逐渐提高。原因在于稀土元素Gd和Y的氢氧化物在腐蚀产物中富集和Cl-吸附导致腐蚀产物膜半导体类型的转变，提高了微晶涂层的耐蚀性能。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 95 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17152]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王赫男. 两种含稀土镁合金的电化学腐蚀行为[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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