黄河科技学院材料成型毕业论文 - 图文(8)

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图3.10 镁合金440℃扩渗A1试样在4h、6h和8h电极腐蚀曲线

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图3.10是AZ91D镁合金试样扩散渗铝前后在3.5％NaC1溶液中的电化学腐蚀极化曲线。与图3.9相比中可以看出，渗铝后，试样表现出较正的自腐蚀电位值，且明显高于镁合金基体的自腐蚀电位值，自腐蚀电流密度从未渗铝前的6.8×10-3变为8.0×10-4

mA/cm2 ，约降低了1个数量级。以上结果表明，经扩散渗铝后，AZ91D镁合金表面

的耐腐蚀性能得到了明显提高。

从图3.10中可以看出，经热扩渗铝处理的镁合金的自腐蚀电流I相对于未经处理的试样的自腐蚀电流I有所减小，经计算可得腐蚀电流从16μA/cm2减小到0.25μA/cm2。由此可见镁合金经热扩渗铝后形成的扩渗层对基体具有一定的耐腐蚀保护作用，镁的电化学性能得到了改善。

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图3.11 镁合金440℃扩渗A1-Zn试样在4h、6h和8h电极腐蚀曲线

图3.11是AZ91D镁合金试样扩散渗铝前后在3.5%NaC1溶液中的电化学腐蚀极化曲线。与图3.9相比中可以看出，渗铝锌后，试样表现出较正的自腐蚀电位值，且明显高于镁合金基体的自腐蚀电位值，从原来的16μA/cm2减小到和1.1μA/cm2。此外，未经处理的镁合金的阳极极化曲线几乎垂直于电位坐标，即当其阳极过电位发生很小的变化时，阳极电流就会迅速增大，此时基体处于活化溶解状态，而对经过热扩渗Al-Zn处理的试样，当电位增大时，阳极电流的变化相对较为缓慢。由此可见，镁合金表面扩渗Al-Zn处理可以改善镁合金的电化学性能，使其耐腐蚀性能得到改善。以上结果表明，经扩散渗铝锌后， AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性能得到了明显提高。 3.5 热扩渗层提高镁合金耐蚀性能的分析

镁合金在盐水中的腐蚀属于电化学腐蚀。在金属的电化学腐蚀中，一般金属充当阳极，释放电子，被H+吸收还原成氢气，金属与氢之问的电位差成为腐蚀驱动力，金属的电位越低，析氢腐蚀的可能性越大 [54]。因此合会表层物质的电位对其腐蚀性能有很大影响。根据以往研究[55,56]以及通过测量渗层的电位．时间曲线可知，与镁合金基体相比，镁合金经扩渗后在表面形成的化合物具有较高的电极电位，这样就减小了金

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属腐蚀的热力学驱动力，改善了镁合金的耐腐蚀性能。此外，镁合金的微观结构对耐蚀性也有很大的影响。对于AZ系列合金，β相(Mg17All2)的分布状态对腐蚀起着重要的作用，其含量较多，达到一定量并互相连接起来呈连续状态分布时，可在合金表面形成腐蚀阻碍层，从而减慢合金的腐蚀，镁合金经扩渗纯铝后，在镁合金表面形成了主要由Mg17A112构成的渗层，明显提高了合金表面β相的含量，从而可提高耐蚀性能。同样对扩渗铝．锌的镁合金来讲，扩渗生成的Mg-Al-Zn化合物渗层呈网状分布在基体表面，且具有一定的厚度，固溶了Zn、Al的固溶体弥散分布于网间。由于金属化合物的电位较高，在镁合金盐水腐蚀的初始阶段会加速固溶体的腐蚀，当网间固溶体被腐蚀掉后，连续网状分布的化合物以其强的耐蚀性能成为腐蚀的阻碍层，腐蚀过程受到抑制。因此，镁合金扩渗处理能在一定程度上改善镁合金的耐腐蚀性能。

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4 结论

镁合金试样经表面扩渗A1、Zn处理后，随着工艺条件的不同，试样表层区域由固溶体、金属间化合物构成不同组织组成的合金层相区；足够高的扩渗温度和足够长的扩渗时间是形成理想扩渗层的前提条件，但是温度不能太高，扩渗时间也不适宜太长。扩渗后基体某处的扩渗元素浓度和渗剂元素的初始浓度直接相关，因此使用不同组成的渗剂，得到的扩渗层的组织形貌和化学成分分布有所差异。扩渗层形成过程为：渗剂原子首先沿晶界扩散，在晶界处富集，与基体Mg原子发生反应，生成金属化合物，然后渗剂原子和化合物不断向基体内部扩散，使得渗层不断均匀和增厚。镁合金经扩渗后在表面形成的化合物具有较高的电极电位，并且其连续网状的分布形式能有效阻止腐蚀的进行，从而改善了镁合金的耐腐蚀性能。

本研究以纯铝粉、AI．50wt％Zn、A1-50wt％Zn作为渗剂，分别在不同温度下对AZ91D镁合金表面进行扩渗处理不同时间。通过对不同工艺参数下所形成的渗层形貌、厚度、成分、相组成的分析，结合渗层形成机制和渗层对镁合金耐蚀性能的影响的分析，主要得出以下结论：

(1)用金属粉末扩渗的方法，在合理的工艺参数下对AZ91镁合金进行扩渗处理，能够在合金表面形成一定厚度的、与基体为冶金结合的渗层。

(2)使用不同渗剂对AZ91D镁合金进行粉末扩渗处理，得到的渗层厚度、组织、成分不尽相同： a)渗剂为纯铝时，在镁合金表面形成的渗层较薄，一般为几微米，渗层为棒状相与粒状相组成； b)渗剂为铝—锌时，渗层相对增加，随参数不同部分地方达到几十微米。

(3)无论扩渗铝层还是扩渗铝一锌层，都能提高AZ91镁合金在3．5%NaCl溶液中的自腐蚀电位，降低合金的腐蚀电流，提高了镁合金的耐腐蚀性能。