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室内模拟实验研究AZ91D镁合金的腐蚀行为

梁健能

   本文利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射(XRD)等近代物理手段,研究了AZ91D镁合金在无污染大气环境、SO2大气环境以及模拟酸雨环境中的腐蚀行为,并采用大气腐蚀薄液膜电化学测量装置探索了薄液膜下镁合金的电化学行为,最后在实验的基础上建立镁合金在无污染大气环境以及SO2大气环境中的动力学模型。 在相对湿度95%的无污染大气环境中,镁合金在20℃、30℃和40℃条件下的腐蚀增重符合指数增加规律。温度的升高能加速镁合金的腐蚀。腐蚀产物集中在α相表面,并主要以胞状形态生长,胞状产物由大量的针状产物组成。腐蚀产物主要为MgO和Mg(OH)2,温度升高,Mg(OH)2的含量增大。 SO2大气环境中,随着SO2含量的增加镁合金腐蚀加剧。在体积分数为0.4×10-6、1×10-6和2×10-6 SO2大气环境中,腐蚀增重均呈指数增加规律;在体积分数4×10-6SO2大气环境中,腐蚀增重由线性增加以及指数增加2个阶段组成。腐蚀产物以颗粒状生长,形成连续的产物层,随着腐蚀进程的推移,在腐蚀产物层的裂纹处出现大颗粒产物。腐蚀产物主要为MgO,Mg(OH)2,MgSO3·6H2O,MgSO4·6H2O。腐蚀时间的延长以及SO2含量的增加,MgSO3·6H2O,MgSO4·6H2O量增加。 在模拟酸雨环境中,腐蚀区域可以划分为弱腐蚀区以及强腐蚀区;镁合金表面在腐蚀初期形成腐蚀坑,主要由镁合金基体的溶解产生的。在腐蚀形貌上,模拟酸雨中的镁合金表面会出现大量的点蚀,同时针状腐蚀产物覆盖在试样表面,最后针状产物堵塞蚀孔,形成闭塞电池。在模拟酸雨中与在SO2大气中,镁合金的腐蚀形貌以及腐蚀机理存在明显的差异,这主要是由于模拟酸雨溶液含有侵蚀性阴离子以及更强的酸性,同时在SO2大气中镁合金的阴极反应为吸氧反应,而模拟酸雨中则以析氢反应。 在无污染以及SO2大气环境中随着薄液膜的减薄,镁合金的自腐蚀电位先负移后正移,腐蚀电流密度先增大后减小,极限扩散电流密度先增加后减小。在SO2大气中薄液膜下的Nyquist图由一个高频容抗弧和一个低频扩散阻抗组成的,表现为两个时间常数。通过交流阻抗测试可知,1/Rct随着腐蚀的进行不断增加,在不同厚度的含SO2薄液膜下腐蚀倾向的顺序为:50μm>20μm>200μm>本体。 借助室内模拟实验获得的数据,将动力学模型分成气体溶解、气体在薄液膜中的水解以及腐蚀产物的生成,通过积分公式将不同时段腐蚀产物的生成量进行累加,最终计算出镁合金在无污染以及SO2大气环境中的腐蚀增重,并通过与实验数据比较验证模型的有效性。……   
[关键词]:室内模拟实验;AZ91D镁合金;薄液膜;腐蚀行为
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌航空大学2010年