【摘 要】
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镁及镁合金因具有密度低、比强度和比刚度高等特点而在航空航天、军事、汽车和计算机电子等工业领域具有非常广阔的应用前景。然而,镁的标准电极电位只有-2.37V,导致镁及镁合金的耐蚀性相对较差。因此,提高镁合金的耐蚀性对于促进其大规模生产和应用具有极其重要的意义。合金化是改善镁合金耐蚀性的重要手段。本论文以Mg-Ga和Mg-Ga-Zn合金为研究对象,采用高应变速率轧制技术制备细晶板材,通过浸泡失重实验、
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镁及镁合金因具有密度低、比强度和比刚度高等特点而在航空航天、军事、汽车和计算机电子等工业领域具有非常广阔的应用前景。然而,镁的标准电极电位只有-2.37V,导致镁及镁合金的耐蚀性相对较差。因此,提高镁合金的耐蚀性对于促进其大规模生产和应用具有极其重要的意义。合金化是改善镁合金耐蚀性的重要手段。本论文以Mg-Ga和Mg-Ga-Zn合金为研究对象,采用高应变速率轧制技术制备细晶板材,通过浸泡失重实验、电化学实验和慢应变速率拉伸实验等手段,研究合金板材腐蚀行为与微观组织的相关性,探讨Zn元素的作用机制。主要研究结果如下:（1）当Ga含量低于5wt.%时,高应变速率轧制Mg-Ga二元合金的平均晶粒尺寸受Ga含量影响不大,且平均晶粒尺寸约为2.5μm;Ga的加入可以促进镁合金的动态再结晶,其中Mg-1Ga合金的动态再结晶体积分数为86%,而Ga含量高于2wt.%的合金其动态再结晶体积分数在90%以上;Mg-5Ga合金中存在较多的Mg5Ga2动态析出相。（2）高应变速率轧制Mg-Ga合金板材耐蚀性从高至低的顺序为:Mg-3Ga>Mg-2Ga>Mg-5Ga>Mg-1Ga;Mg-3Ga合金的耐蚀性最佳,在3.5%Na Cl溶液中浸泡7天的平均腐蚀速率为0.52mg cm-2d-1,而Mg-5Ga合金为1.73 mg cm-2d-1;Mg-Ga二元合金板材的耐蚀性主要受镁基体中固溶Ga原子含量的影响,与动态再结晶体积分数关系不大,而Mg5Ga2动态析出相对合金的耐蚀性不利;Mg-Ga合金板材中腐蚀主要发生在晶界、三叉晶界和第二相粒子处;Mg-5Ga合金中未固溶完全的Mg5Ga2相对耐蚀性的影响较大。（3）高应变速率轧制Mg-Ga-Zn三元合金板材的耐蚀性从高至低的顺序为Mg-5Ga-0.9Zn>Mg-5Ga-0.6Zn>Mg-5Ga-1.2Zn>Mg-5Ga-0.3Zn>Mg-5Ga;Zn的加入具有改善Mg-5Ga合金板材耐蚀性的作用,其中Mg-5Ga-0.9Zn合金的耐蚀性最佳,在3.5%Na Cl溶液中浸泡7天的平均腐蚀速率为0.36mg cm-2d-1,比Mg-5Ga合金低64%;Mg-5Ga-0.9Zn合金的耐蚀性最佳的原因在于其腐蚀产物层中Ga含量较高且含有Zn元素,对基体的保护性较好。（4）添加Zn元素使得合金在空气中的室温抗拉强度增大,且对伸长率影响不大,Mg-5Ga合金和Mg-5Ga-0.9Zn合金的伸长率均保持在35%以上;添加Zn元素对合金在3.5%Na Cl溶液中的抗拉强度和伸长率影响不大。Zn的加入在一定程度上增加了Mg-5Ga合金板材的应力腐蚀敏感性,归因于晶粒尺寸减小时晶界面积增多,从而增加了H的俘获点,增强了氢脆效应。Zn元素加入后并未改变合金的应力腐蚀断裂机制,Mg-5Ga和Mg-5Ga-0.9Zn合金的应力腐蚀断裂机制为混合模式断裂机制,即穿晶/沿晶混合型断裂。
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