【摘 要】
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镁合金密度小,比强度大,加工性能好,已作为轻质材料广泛应用于工程领域。又因其具有高电化学活性,在牺牲阳极和镁海水电池等领域也受到了广泛的关注。但由于镁合金在电解质溶液中极易发生自腐蚀,特别是“负差数效应”的存在,极大地限制了其实际应用。镁合金的这些性质都与其表面的析氢行为密切相关,因此,弄清影响镁合金析氢行为和“负差数效应”的关键因素具有着重要的理论和实际意义。本文选择可促进析氢的Cu和抑制析氢的
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镁合金密度小,比强度大,加工性能好,已作为轻质材料广泛应用于工程领域。又因其具有高电化学活性,在牺牲阳极和镁海水电池等领域也受到了广泛的关注。但由于镁合金在电解质溶液中极易发生自腐蚀,特别是“负差数效应”的存在,极大地限制了其实际应用。镁合金的这些性质都与其表面的析氢行为密切相关,因此,弄清影响镁合金析氢行为和“负差数效应”的关键因素具有着重要的理论和实际意义。本文选择可促进析氢的Cu和抑制析氢的Sn作为合金元素,熔炼了Mg-Cu和Mg-Sn合金,采用电化学测试、析氢测试、失重以及微观分析等方法,研究了Cu、Sn合金元素以及介质中不同侵蚀性离子对镁合金电化学行为、析氢行为和“负差数效应”的影响。主要结果如下:（1）制备了Mg-Cu（0.1、0.5 wt.%）、Mg-Sn（0.5、2 wt.%）,以及经过热处理的Mg-Sn T4（0.5、2 wt.%）合金。微观组织分析结果表明,Cu元素主要以Mg2Cu第二相的形式存在于Mg-Cu合金晶界中,Cu含量升高,Mg2Cu第二相的数量增多,颗粒变大,晶界变得更加连续。Sn元素可以明显细化Mg合金晶粒,经固溶处理后,Mg-Sn T4合金的晶粒增大,Sn元素主要固溶于镁基体中,第二相数量很少。（2）在0.6 M Na Cl溶液中,随着Cu含量增加,Mg-Cu（0.1、0.5 wt.%）合金的阴极过程和自腐蚀速率被明显促进。阳极极化时,Mg-Cu合金的析氢电流密度(i H2)明显大于Mg,并表现出“负差数效应”。Cu含量越高,“负差数效应”越强。Mg-Cu合金的i H2随阳极极化电流（i）增加而增加,但“负差数效应”逐渐减弱并与纯Mg趋于一致。Sn元素明显抑制Mg-Sn T4合金的阴极过程和自腐蚀速率。阳极极化时,Mg-Sn T4合金的i H2明显小于Mg,同样表现出“负差数效应”。Mg-Sn T4合金的i H2也随i增加而增加,但其“负差数效应”受阳极极化程度的影响较小。恒电位与恒电流法得到的镁合金i H2与“负差数效应”系数Di的变化规律基本一致,采用恒电流法更方便使用Di进行比较。不同类型的合金元素改变了镁合金的微观结构和电化学行为,进而改变了镁合金的析氢行为和“负差数效应”,但在大电流极化时,影响明显减弱。（3）在Na Cl溶液中,随Cl-浓度的升高（0.01-0.6 M）,Mg、Mg-0.5Cu和Mg-0.5Sn T4合金的阴、阳极过程均被促进,腐蚀速率明显增大。i<1 m A/cm~2时,i H2随Cl-浓度的升高而增大;而i>1 m A/cm~2时,i H2受Cl-浓度的影响较小。Mg和Mg-0.5Cu合金的“负差数效应”在低Cl-浓度溶液中较强,而Mg-0.5Sn T4合金的结果正好相反。PO43-对Mg的腐蚀和i H2表现出一定的抑制作用,而Na2SO4溶液中Mg的腐蚀和析氢最弱。同时Mg在Na2SO4溶液中的“负差数效应”最小,且受i的影响较小。侵蚀性Cl-的存在对Mg的“负差数效应”有重要影响。（4）基于前人的理论和本研究的结果,建立了一个定性的模型,对本研究中各种影响因素对镁合金的析氢行为与“负差数效应”的影响规律进行了初步的解释。
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