AZ31镁合金的腐蚀性能研究+文献综述(3)
1.3 镁合金研究进展
对于镁和镁合金的研究主要是应用极化曲线、电化学阻抗谱方法结合形貌分析研究了其腐蚀发展过程及腐蚀机理，以及对镁合金进行表面处理后，研究其耐腐蚀性能的改善等等。
赵明坚[9]等认为纯镁的腐蚀发展过可被分为典型的三个阶段，分别为腐蚀初期点蚀的产生与发展、氧化膜在阳极表面的堆积以及腐蚀后期氧化膜的破裂造成新的阳极区域的出现。
Song和Atrens等[10]研究了AZ91D压铸镁合金，并将其与2%Al-Mg，9%Al-Mg，低纯度的镁和高纯度的镁进行对比，从微观结构来解释镁合金腐蚀性能的差异。微观结构主要包括：组成，孔隙率，晶粒大小，β相的数量和分布。并得到以下结论：（1）镁合金中有害元素越少，适当增加Al含量腐蚀性能越好。（2）孔隙率越小，镁合金腐蚀性能越好。（3）当β相含量非常低时，β相表面与α相表面相比产生的氢气量更多，可以作为有效电流阴极。当β相含量比较多时，主要起到保护阳极的作用，阻碍腐蚀的进行。（4）如果晶粒很小，β相含量并不非常低，并且β相在主体α相附近接近连续，这样的微观结构可以导致非常低的稳态腐蚀速率。相对而言，当晶粒粗大，β相凝聚成团，并且β相之间的距离很大时，腐蚀则加速。
宋丹、马爱斌等[11]研究等径角挤压（ECAP）制备的超细晶AZ91D镁合金块材，结果表明：（1）超细晶AZ91D镁合金中α固溶体晶粒细小(1~2um)。（2）铸态组织中网状β相被破碎、细化成10um左右的粒子，孤立且均匀分布于α固溶体上。（3）形变细化降低合金在含氯介质中的耐蚀性，表现出更严重的腐蚀形貌、更快的腐蚀速度、极化测试中更大的腐蚀电流密度、电化学阻抗频谱中更小的极化电阻，且合金腐蚀行为由局部腐蚀转变成严重的均匀腐蚀。引起这种现象的原因可能是：（1）是形变α固溶体的化学活性较高(源于应变产生的大量高能晶体缺陷，如大角度晶界、高密度位错等；（2）是细化的相丧失了阻滞腐蚀介质向α固溶体扩展的屏障作用。
1.4 课题概述
1.4.1 研究对象
本课题主要研究的材料是铸态AZ31镁合金。AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金，AZ31镁合金属于Mg- Al- Zn三元系，其主要化学成分见表1。
表1 AZ31 镁合金的主要元素质量分数%
w（Al） w（Zn） w（Mn） w（Mg）
2.5~3 0.7~1.3 ＞0.2 剩余
图1 Mg- Al二元相图
根据图1（Mg-Al二元相图），平衡结晶时，437 ℃发生共晶反应：L→α（Mg）+β（Mg17Al12），铸态组织由α相和呈骨骼状分布于α体枝晶间和晶界处的β相（Mg17Al12）组成。
Al是镁合金中最常用的合金元素，通过固溶强化和形成沉淀析出相，提高镁合金的强度和耐蚀性，降低合金的塑性。Song等[12]研究表明, 当Al含量逐步升高到4%时, 镁合金的腐蚀速率显著下降, 继续升高时对腐蚀速率的降低作用将逐步减缓。
锌对镁合金耐蚀性的影响主要是改善表面膜的性能和提高有害杂质Fe、Ni、Cu在合金中的允许浓度。少量的Zn还可以增加Al在Mg中的固溶度，提高Al的固溶强化。
Mn作为镁合金的合金化元素，对提高镁合金的耐蚀性能具有重要作用。因为Mn可以抵消杂质元素Fe的有害影响，使Fe在熔铸过程中沉淀，而残留在镁合金中的Fe可溶于锰中或被锰所包围，不产生Fe作为阳极的有害作用[13]。
同时为了更直观地研究铸态AZ31镁合金的腐蚀性能，实验选取挤压态AZ31镁合金与其进行对比。