腐蚀顶刊《Corrosion Science》：分级析出物对细晶镁合金腐蚀行为的影响

2021-11-08 15:58:48 作者：材料学网来源：材料学网分享至：

导读：本文采用等通道角压（ECAP）工艺获得细晶镁钆银合金，并通过随后的峰值时效实现嵌入细晶基体中的分层析出物。这些分级析出物由β相亚微粒、β相纳米粒子、γ“相纳米片和β‘相纳米片组成。由于微电偶腐蚀，它们在一定程度上促进了3.5 wt% NaCl溶液中的腐蚀。然而，与铸态合金中的析出物相比，分层析出物的空间重新分布提高了材料的耐腐蚀性能，这可能是由于形成了保护性腐蚀产物膜。

在3.5wt%NaCl溶液中研究了具有高强度-延展性协同作用的细晶粒Mg-6Gd-2Ag（wt%）合金的微观结构和腐蚀行为，并与铸态合金进行了比较。得出以下结论：（1）ECAP工艺在Mg-Gd-Ag合金中诱导出细晶结构，随后的时效带出嵌入细晶基体中的分层析出物，其由β相亚微粒、β相纳米粒子、γ”相纳米片和β’相纳米片组成。

（2）ECAP GQ62的强度和延展性是AC GQ62的两倍以上。虽然延展性略有牺牲，但ECAP&A GQ62由于Orowan强化效应的分层析出物，进一步提高了强度。

相关研究以题“Effect of hierarchical precipitates on corrosion behavior of fine-grain magnesium-gadolinium-silver alloy”发表在Corrosion Science上。

链接： https://doi.org/10.1016/j.corsci.2021.109924

图1 AC GQ62的显微结构：（a，b）SEM图像和（c，d）BF-TEM图像（a，c）低倍率和（b，d）高倍率。

图2（a，b）ECAP GQ62和（c，d）ECAP&A GQ62的EBSD结果。（a，c）反极图（IPF）和（b，d）晶粒尺寸统计。

图3（a，c）ECAP GQ62和（b，d）ECAP&A GQ62在（a，b）低倍率和（c，d）高倍率下的SEM图像。

图4 （a）ECAP GQ62和（bd）ECAP&A GQ62的BF-TEM图像。BF-TEM图像显示ECAP&A GQ62的（c）晶粒内部和（d）晶界。

图5 ECAP&A GQ62析出物微观结构的HAADF-STEM图像：（a）低倍率。（b，c）晶粒内部析出物的高放大倍数。（d，e）晶界处析出物的高放大倍数。（f）晶界附近析出物的高放大倍数。图（f）中大颗粒和α-Mg的高分辨率TEM图像和FFT图像显示在图（g）中。

图6 加工过程中微观结构演变的示意图。

图7 （a）拉伸应力-应变曲线。（b）比较所有研究合金的机械性能的示意图。

图8 氢的演变。

图9 质量损失率。

图10 所有研究合金在浸泡24小时后的动电位极化曲线。

图11 （a，d，g，j）波德阻抗图，（b，e，h，k）波德相位角图，和（c，f，i，l）所有研究合金在浸入（ac）2小时、（df）6小时、（gi）12小时和（jl）24小时后的奈奎斯特图。

（3）电化学腐蚀、质量损失和析氢测量一致表明，ECAP GQ62的耐腐蚀性最好，其次是ECAP&A GQ62，而AC GQ62的耐腐蚀性最差。分层沉淀有助于长时间浸泡形成相对完整的腐蚀产物膜，但由于微电偶腐蚀，它们可以在一定程度上加速腐蚀，使ECAP&A GQ62具有比AC GQ62更好的防腐性能。这一发现为通过分层沉淀微观结构设计高强度、良好延展性和耐腐蚀镁合金打开了一扇新窗口。