镁合金具有较高的强度质量比、较大的导热系数、优良的电磁屏蔽性能、易回收利用和对环境污染相对较小等特点,是理想的金属材料,在汽车工业、航空航天和基础设施等诸多领域都具有广泛的应用前景。但是,由于镁的反应活性较高,所以镁合金极易被腐蚀,而且腐蚀后所形成的自腐蚀产物是疏松多孔的,对镁合金不能形成有效的保护,这一特性极大地限制了它的广泛应用。因此,众多科研人员一直致力于开发能够延缓镁合金腐蚀的新方法、新材料和新技术。在目前的防腐方法中,添加缓蚀剂的方法具有操作简单、成本低廉、无需其他设备等优点。从上个世纪50年代开始,缓蚀剂开发的脚步就从未停止,近年来更是呈现出快速发展的趋势,所有工作的核心目标都是为了提高缓蚀剂的缓蚀效率。目前,对于镁合金缓蚀剂来说,还有两个亟待解决的问题:一个是缓蚀剂的种类还极其缺乏,缓蚀效率有待提高;另外一个是现有的缓蚀剂对环境污染严重,需要开发环境友好的“绿色”缓蚀剂。针对上述两个问题,本论文采用理论和实验相结合的方法,设计合成了两类季鏻盐离子液体,研究了它们对镁合金在Na Cl溶液中的缓蚀性能及缓蚀机理,具体研究内容如下:1.采用理论预测→实验合成→缓蚀性能研究的开发思路,首次设计并合成了一种苄基季鏻盐离子液体[BPP][NTf₂],并研究了它在0.05 wt.%Na Cl溶液中对AZ31B镁合金的缓蚀性能。首先在B3PW91/6-31G（d,p）水平下优化得到了[BPP][NTf₂]和[P6,6,6,14][NTf₂]的几何结构,基于优化好的结构计算得到了两种离子液体一系列的缓蚀性能参数。通过与已知的缓蚀剂[P6,6,6,14][NTf₂]相对比可知,[BPP][NTf₂]比[P6,6,6,14][NTf₂]的缓蚀效果更好,是一种潜在的新型缓蚀剂。随后,实验合成了[BPP][NTf₂],并进行了相应的结构表征。接下来在0.05 wt.%Na Cl中添加不同浓度的[BPP][NTf₂],分别测试了镁合金电极的电化学阻抗谱和动电位极化曲线。结果表明,随着[BPP][NTf₂]浓度的增加,其缓蚀效率逐渐提高。当[BPP][NTf₂]的浓度达到0.30 m M时,缓蚀效率最高,为91.4%。此外,还研究了[BPP][NTf₂]在镁合金表面的吸附方式,发现其遵循Langmuir吸附,以化学吸附方式为主。第一性原理和分子动力学的计算结果验证了上述实验结论,[BPP][NTf₂]和镁合金之间的相互作用不仅包括范德华相互作用等弱相互作用,还包括静电相互作用和共价键等较强的相互作用。扫描电子显微镜（SEM）的结果表明,加入[BPP][NTf₂]可以明显减缓镁合金的腐蚀。最后用傅立叶变换红外光谱（FTIR）测试了腐蚀产物。根据FTIR的结果,提出了可能的缓蚀机理。研究结果表明,[BPP][NTf₂]是一种具有合成方法简单、成本低廉、缓蚀效果好等特点的镁合金缓蚀剂。2.在苄基季鏻盐工作的基础上,又首次合成了[DTP][NTf₂]、[TTP][NTf₂]和[OTP][NTf₂]三种具有不同烷基链的季鏻盐离子液体,考察了烷基链长度对缓蚀效率的影响。电化学测试结果表明,它们均能有效地延缓AZ31B镁合金在0.05 wt.%Na Cl溶液中的腐蚀。随着缓蚀剂浓度的增加,缓蚀效率也随之提高。随着烷基链长度的增加,缓蚀效率也逐渐提高,即[DTP][NTf₂]<[TTP][NTf₂]<[OTP][NTf₂]。在0.05 wt.%Na Cl溶液中加入0.30 m M[OTP][NTf₂]的缓蚀效率最高,可以达到91.9%。另外,我们还研究了浸泡时间对缓蚀效果的影响,结果表明即使在Na Cl溶液中浸泡43天,[OTP][NTf₂]对镁合金依然具有很好的缓蚀效果。为了探究缓蚀机理,进行了SEM、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等一系列测试,结果表明缓蚀剂在镁合金表面形成了一层成分极为复杂的覆盖膜,其成分不仅有缓蚀剂、腐蚀产物,还有缓蚀剂与镁合金反应的产物、缓蚀剂与腐蚀产物反应的生成物。基于以上测试结果,并结合密度泛函理论（DFT）的计算结果,提出了较为合理的缓蚀机理。3.为了进一步比较[OTP][NTf₂]和[BPP][NTf₂]在高浓度Na Cl溶液中长时间浸泡的腐蚀条件下的缓蚀效果,分别测试了[OTP][NTf₂]和[BPP][NTf₂]在0.05 wt.%Na Cl、0.5wt.%Na Cl和3.5 wt.%Na Cl溶液中对AZ31B镁合金的缓蚀作用的电化学阻抗谱和动电位极化曲线。结果表明,在0.5 wt.%Na Cl溶液中[OTP][NTf₂]和[BPP][NTf₂]对镁合金都具有缓蚀作用,当[OTP][NTf₂]的浓度为0.8 m M时,其缓蚀效率最高,可以达到87.1%;当[BPP][NTf₂]的浓度为1.0 m M时,其缓蚀效率最高,可以达到90.4%。另外,还比较了在3.5 wt.%Na Cl溶液和0.05 wt.%Na Cl溶液中分别加入0.8 m M的[OTP][NTf₂]和1.0m M的[BPP][NTf₂]的缓蚀效果。为了考察这两类季鏻盐离子液体在长时间浸泡的腐蚀条件下的缓蚀效果,将镁合金电极分别在不添加或添加0.8 m M[OTP][NTf₂]和1.0 m M[BPP][NTf₂]的0.5 wt.%Na Cl溶液中浸泡15 h和96 h,经电化学测试可以惊喜的发现,随着浸泡时间的延长,两种缓蚀剂的缓蚀效率不但没有下降反而有所上升,经过96 h浸泡后,[OTP][NTf₂]的缓蚀效率高达92.3%,超过了[BPP][NTf₂]。用SEM和X射线能谱仪（EDS）测试、分析了浸泡之后镁合金表面的形貌和成分,结果发现,这两种缓蚀剂均在镁合金表面上形成了一层保护膜,起到了预期的缓蚀作用。尤其值得特别注意的是,经过长时间的浸泡后,[OTP][NTf₂]的缓蚀效率不降反升的实验现象,究其原因我们认为,可能是较长的烷基链延缓了[OTP][NTf₂]分子在镁合金表面的铺展,这一发现为探寻对镁合金具有长期保护效果的缓蚀剂提供了有价值的线索。