【摘要】：鎂合金作為一種輕質(zhì)的工程結(jié)構(gòu)材料,具備高比強(qiáng)度和比剛度,優(yōu)異的阻尼性能以及抗電磁波干擾能力等特點(diǎn),而且易于切削加工和回收利用,被廣泛應(yīng)用于汽車、3C等工業(yè)領(lǐng)域。但是鎂合金的抗腐蝕性能很差,尤其是當(dāng)鎂合金構(gòu)件在服役過(guò)程中承受著外加載荷與服役環(huán)境的雙重作用時(shí),極易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂(SCC),使得鎂合金構(gòu)件的承重能力下降,易于發(fā)生突發(fā)性斷裂失效。這不僅造成了安全隱患,還限制了鎂合金的應(yīng)用范圍。因此,揭示鎂合金應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)理,尋求改善鎂合金應(yīng)力腐蝕性能的方法對(duì)于鎂合金的推廣應(yīng)用具有重要意義。本文以鑄造AZ91鎂合金為研究對(duì)象,通過(guò)研究AZ91鎂合金的預(yù)浸泡脆化行為,驗(yàn)證了氫脆的作用機(jī)理。并采用不同的熱處理(T4、T6)工藝以及稀土Er、Ce合金化的方法,通過(guò)改變微觀組織,系統(tǒng)地研究了AZ91鎂合金在潮濕大氣環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕開裂行為。利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子譜(XPS)、腐蝕失重測(cè)試、動(dòng)電位極化曲線測(cè)試以及慢應(yīng)變速率拉伸(SSRT)試驗(yàn)等手段,觀察分析鎂合金的微觀組織和物相組成、靜態(tài)腐蝕特征、應(yīng)為腐蝕行為及應(yīng)力腐蝕斷口形貌。詳細(xì)探討了T4、T6熱處理和稀土元素Er、Ce對(duì)AZ91鎂合金應(yīng)力腐蝕性能的影響規(guī)律和作用機(jī)理。研究結(jié)果表明,在預(yù)浸泡過(guò)程中,AZ91鎂合金陰極析氫反應(yīng)過(guò)程生成的氫原子會(huì)有部分溶入到鎂基體,在慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)過(guò)程中引發(fā)氫脆,同時(shí),合金表面的點(diǎn)蝕坑附近形成應(yīng)力集中,導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和塑性降低。試樣進(jìn)行除氫處理后,合金的力學(xué)性能并不能完全恢復(fù),這是由于合金內(nèi)部殘留的氫原子和不可逆的陽(yáng)極損傷所致。因此,AZ91鎂合金的預(yù)浸泡脆化行為可歸因于氫脆與應(yīng)力集中的綜合作用。在陽(yáng)極溶解和氫致開裂的耦合作用下,AZ91鎂合金在潮濕大氣環(huán)境下發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂,而T4及T6處理后,AZ91鎂合金的應(yīng)力腐蝕抗力顯著提高。T4處理使得β-Mg_(17)Al_(12)相發(fā)生溶解,分解成的Mg、Al原子擴(kuò)散到α-Mg基體,形成單相過(guò)飽和固溶體。通過(guò)增加α-Mg基體中的Al含量以及減少陰極相的數(shù)量,提高了鎂基體的耐蝕性。T6處理后,β-Mg_(17)Al_(12)相在晶界和晶內(nèi)分別以層片狀和粒狀重新析出,形成連續(xù)的腐蝕阻擋層,阻礙腐蝕的擴(kuò)展,降低AZ91鎂合金的腐蝕速率。此外,T4和T6處理可在一定程度上阻滯AZ91鎂合金的陰極析氫反應(yīng)過(guò)程,氫原子數(shù)量減少。熱處理后β-Mg_(17)Al_(12)相的溶解或均勻析出降低了氫的偏聚程度。通過(guò)減緩鎂基體的腐蝕以及弱化氫脆的影響,T4及T6處理均明顯降低了AZ91鎂合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。稀土Er、Ce添加后,粗大骨骼狀的β-Mg_(17)Al_(12)相由不連續(xù)網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的彌散島狀分布,并生成粒狀的Al_3Er和針狀的Al_(11)Ce_3稀土金屬間化合物,減少β-Mg_(17)Al_(12)相的體積分?jǐn)?shù)。稀土Er、Ce提高了AZ91鎂合金的耐蝕性,主要是由于β-Mg_(17)Al_(12)相的體積分?jǐn)?shù)減少,降低了陰、陽(yáng)極表面面積比,從而抑制β-Mg_(17)Al_(12)相的微電偶腐蝕加速作用。同時(shí),腐蝕產(chǎn)物膜中稀土氧化物的存在提高了表面膜的致密性與穩(wěn)定性,可有效隔離腐蝕介質(zhì)。通過(guò)改善AZ91鎂合金的抗局部腐蝕性能,阻滯裂紋的萌生、擴(kuò)展以及弱化氫脆的影響,稀土Er、Ce極大提高了AZ91鎂合金在潮濕大氣環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕抗力,合金的應(yīng)力腐蝕斷口也由脆性解理斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)解理斷裂,且斷口邊緣局部腐蝕程度大大減輕。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22
【圖文】：

車公司采用半固態(tài)壓鑄技術(shù)制造的鎂合金賽車離合器片與汽車傳動(dòng)零件等[23]。我國(guó)汽車行業(yè)也在越來(lái)越多的采用鎂合金零部件。北汽牽頭研發(fā)鎂合金汽車輪轂，采用正反擠壓超塑性成型工藝生產(chǎn)的鎂合金輪轂，各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于鋁合金輪轂。東風(fēng)汽車公司致力于鎂合金研發(fā)，近期投產(chǎn)的多條鎂合金壓鑄件生產(chǎn)線，可批量生產(chǎn)商用車的腳踏板、制動(dòng)閥體等多種汽車零部件[23]。目前，汽車用鎂合金零部件絕大部分是壓鑄件，主要是 AZ、AM、AE、AS 等 4 個(gè)系列，最為典型的鎂合金主要有 AZ91、AM50、AM60、AE41、AE42 和 AS41 等。其中，AZ91 鎂合金綜合性能優(yōu)良，是最常用的鎂合金，可用于制造任何形式的零部件，如離合器支架、凸輪蓋、支架燈等。AM50 與 AM60 鎂合金延展性優(yōu)異，可用于制造車門部件和設(shè)備儀表板。AS41 鎂合金的高溫強(qiáng)度較高，可用于車輛空冷型發(fā)動(dòng)機(jī)的電機(jī)支架、葉片定子和離合器活塞等。AE41 和 AE42 鎂合金具備良好的力學(xué)性能，且抗高溫蠕變性能優(yōu)異。圖 1.1 為部分鎂合金汽車零部件。

第 1 章 緒論荷或者恒位移等試驗(yàn)條件下才會(huì)顯示應(yīng)力腐影響因素因素眾多，歸納起來(lái)大致可分為三類。一是材相的數(shù)量及分布、晶粒尺寸和夾雜數(shù)量等。變速率等。三是環(huán)境因素，包括腐蝕介質(zhì)的，對(duì)每一種材料而言，不同的材料加工制備腐蝕的影響并不相同。圖 1.2 為上述三種因

【參考文獻(xiàn)】

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