【摘要】：鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽和抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在汽車、電子和航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,較差的耐腐蝕性能大大限制了鎂合金在工程領(lǐng)域的應(yīng)用,因此提高鎂合金的耐腐蝕性能是亟需解決的難題。目前,采用薄膜(涂層)防護(hù)的方法是改善基體耐腐蝕性能最有效的措施。傳統(tǒng)鉻轉(zhuǎn)化膜可以提供很好的腐蝕防護(hù)效果,但是六價(jià)鉻離子對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康具有嚴(yán)重的威脅。因此,研發(fā)無(wú)鉻防護(hù)技術(shù)是鎂合金耐腐蝕技術(shù)發(fā)展的方向。插層結(jié)構(gòu)材料以其構(gòu)筑基元多樣化和結(jié)構(gòu)可調(diào)控性,成為近年來(lái)迅速發(fā)展的一類新型功能材料。其中,層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)作為典型的插層結(jié)構(gòu)材料,在環(huán)境友好型耐蝕防護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。本論文利用水熱合成技術(shù)在鎂合金表面制備了不同類型LDHs薄膜,通過(guò)表面化學(xué)修飾、層間陰離子調(diào)控以及氧化石墨烯摻雜等方法來(lái)提高膜層的防護(hù)能力。借助掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、拉曼光譜儀(Raman)等分析手段對(duì)薄膜的微觀形貌和物相組成進(jìn)行了表征,利用電化學(xué)方法評(píng)價(jià)了薄膜的耐腐蝕性能。通過(guò)研究膜層耐腐蝕性能與層狀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,探討了膜層的超疏水、抗離子滲透以及自修復(fù)等性能對(duì)提高耐蝕性能的作用機(jī)理。本論文的主要研究成果如下:(1)通過(guò)控制成膜溶液的pH值和溫度,在鎂合金表面原位生長(zhǎng)出具有不同微觀形貌的Zn-Al LDHs薄膜。采用低表面能物質(zhì)對(duì)鳥巢狀Zn-Al LDHs薄膜進(jìn)行化學(xué)改性后,Zn-Al LDHs薄膜獲得了超疏水性能(接觸角為165.5°)。根據(jù)Cassie-Baxter模型分析可得,超疏水薄膜表面僅僅有1.7%的液滴與基體表面接觸。大氣暴露100天后,Zn-Al LDHs超疏水薄膜的接觸角仍保持在150°,表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明:Zn-Al LDHs超疏水薄膜的腐蝕電流密度比鎂合金基體的腐蝕電流密度降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí),Zn-Al LDHs超疏水薄膜有效地提高了鎂合金的耐腐蝕性能。(2)以Zn-Al(NO3)LDHs薄膜為前驅(qū)體材料,借助陰離子交換反應(yīng),在鎂合金表面制備了 Zn-Al(Cl)LDHs薄膜。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,Zn-Al(Cl)LDHs薄膜有效提高了鎂合金的耐腐蝕性能。依據(jù)相關(guān)結(jié)果分析可得,Zn-Al(Cl)LDHs薄膜對(duì)外界氯離子的阻隔效應(yīng)是提高鎂合金耐腐蝕性能的主要原因。(3)選擇具有緩蝕效果的釩酸根作為客體陰離子,以Zn-Al(NO3)LDHs薄膜為前驅(qū)體材料,借助陰離子交換反應(yīng),在鎂合金表面制備了 Zn-Al(VOx)LDHs薄膜。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,鎂合金表面Zn-Al(VOx)LDHs薄膜的腐蝕電流密度降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。此外,得益于釩酸根多變的離子狀態(tài),表面劃傷的Zn-Al(VOx)LDHs薄膜具有一定的自修復(fù)能力。(4)通過(guò)摻雜氧化石墨烯(GO),在鎂合金表面原位制備了 RGO/Zn-Al LDHs復(fù)合薄膜,其中GO被同步還原為RGO,且RGO在RGO/Zn-Al LDHs復(fù)合薄膜中呈無(wú)序分布。借助于RGO自身抗?jié)B透性、良好導(dǎo)電性及無(wú)序分布帶來(lái)的迷宮效應(yīng),鎂合金表面RGO/Zn-Al LDHs復(fù)合薄膜具有良好的耐腐蝕性能。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,RGO/Zn-Al LDHs復(fù)合薄膜使鎂合金的腐蝕電流密度降低了 2個(gè)數(shù)量級(jí)。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG178
【圖文】：

圖２－１鎂合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用逡逑（２）汽車領(lǐng)域：近年來(lái)隨著全球節(jié)能減排壓力的加劇，汽車輕量化已球汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車的自重每減少１０車的燃油消耗量便會(huì)降低６？８°／。，同時(shí)減少５？６％的廢氣排放。鎂合金

和尾氣的排放［２５］。目前，世界上各大汽車制造商都加大了對(duì)汽車用鎂合金零逡逑部件的開發(fā)，如汽車輪轂、座椅、方向盤、腳踏板、汽缸蓋和變速箱等，如逡逑圖２－２所示。逡逑Ｔｉａｎｓｎｖｓ＾ｍｎ邋Ｃａｓｅ逡逑Ｆｒｏｎｔ邋Ｅｎｄ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＊邐ＣａｍＣｏｖｗ逡逑ｎ一邋Ｃａｓ＊邐ＴＴ邋ｐ邋Ｋｉ邋／邐二邋Ｘ逡逑Ｃ？ｏｔｅ？邋Ｃｏｎｓｏｌｅ逡逑ｘ邐３＾邋Ｒｏｗ邋Ｓｅａｌ邋Ｆｆａｍｅｓ逡逑ｌｎ？ｔｒｕｍ？ｎｔａｌ邋Ｐａｎｅｌ邐Ｐ．邋＾邋｝邐Ｊ逡逑丨腳ｍ＿逡逑Ｓｅａｌ邋Ｂａｃｋ／Ｓｅａｔ邋Ｃｕｓｈｉｏｎｓ逡逑ｓｉｗｎｎｏ邋ｃｏｏｉｍｎ邋ａ？Ｋ＊你

和尾氣的排放［２５］。目前，世界上各大汽車制造商都加大了對(duì)汽車用鎂合金零逡逑部件的開發(fā)，如汽車輪轂、座椅、方向盤、腳踏板、汽缸蓋和變速箱等，如逡逑圖２－２所示。逡逑Ｔｉａｎｓｎｖｓ＾ｍｎ邋Ｃａｓｅ逡逑Ｆｒｏｎｔ邋Ｅｎｄ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ＊邐ＣａｍＣｏｖｗ逡逑ｎ一邋Ｃａｓ＊邐ＴＴ邋ｐ邋Ｋｉ邋／邐二邋Ｘ逡逑Ｃ？ｏｔｅ？邋Ｃｏｎｓｏｌｅ逡逑ｘ邐３＾邋Ｒｏｗ邋Ｓｅａｌ邋Ｆｆａｍｅｓ逡逑ｌｎ？ｔｒｕｍ？ｎｔａｌ邋Ｐａｎｅｌ邐Ｐ．邋＾邋｝邐Ｊ逡逑丨腳ｍ＿逡逑Ｓｅａｌ邋Ｂａｃｋ／Ｓｅａｔ邋Ｃｕｓｈｉｏｎｓ逡逑ｓｉｗｎｎｏ邋ｃｏｏｉｍｎ邋ａ？Ｋ＊你

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 杜賢昌;郭淑蘭;董文;徐學(xué)東;;AZ31B鎂合金A-TIG單一活性劑的設(shè)計(jì)與研究[J];熱加工工藝;2014年09期

2 杜九汪;王強(qiáng);;AZ80鎂合金帶內(nèi)筋薄壁殼體擠壓新方法[J];輕合金加工技術(shù);2014年05期

3 張以忱;;真空技術(shù)及應(yīng)用系列講座 第十七 講薄膜與表面技術(shù)基礎(chǔ)[J];真空;2012年02期

4 吳國(guó)光;;聚酯及其薄膜研發(fā)應(yīng)用新進(jìn)展[J];信息記錄材料;2011年06期

5 賴高惠;薄膜與涂層[J];材料保護(hù);2001年08期

6 李竹影;章銘亮;羅珊;;摻鎳氧化鎢鉬薄膜的阻抗特性[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

7 李立;權(quán)建洲;陶波;;膜電極薄膜層合同步補(bǔ)償控制方法研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2012年03期

8 崔鳳輝,M.A.Chesters;鉀薄膜中俄歇電子的非彈性平均自由程[J];分析試驗(yàn)室;1991年01期

9 李玉慶;耐熱高聚物熱解石墨薄膜的研制[J];碳素;1990年02期

10 Т.Н.ШУШНОВА,王建榮;帶薄膜層的合纖絲織物連接強(qiáng)力的預(yù)測(cè)[J];國(guó)外紡織技術(shù);1999年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 張俊平;張理;陳萍;;菁染料薄膜溶劑效應(yīng)的研究[A];中國(guó)感光學(xué)會(huì)第六次全國(guó)感光（影像）科學(xué)大會(huì)暨第五屆青年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文摘要集[C];2001年

2 申玉雙;伊贊荃;王紅;;溶膠-水熱法制備納米氧化鎂薄膜的研究[A];第十三屆全國(guó)電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;非PVC醫(yī)用輸液袋共擠薄膜的生產(chǎn)[N];中國(guó)包裝報(bào);2005年

2 山東 李永強(qiáng);蜆華C138TA微波爐的信號(hào)薄膜排線故障處理[N];電子報(bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周孟;鎂合金表面插層結(jié)構(gòu)薄膜的制備及耐腐蝕性能研究[D];北京科技大學(xué);2018年

2 申P(guān)r伯;生物活性涂層包覆鎂合金的制備與性能研究[D];天津大學(xué);2016年

3 盧磊;AZ31鎂合金寬應(yīng)變率下各向異性力學(xué)行為及形變機(jī)制研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

4 高蕊;鎂合金表面超疏水膜層構(gòu)筑及其防腐性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

5 李佳潤(rùn);AZ63鎂合金在氯化鈉溶液中的腐蝕及放電行為研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所);2017年

6 張玉芬;鎂合金表面超疏水涂層的構(gòu)建及其腐蝕行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

7 李旋;模擬生理應(yīng)力環(huán)境中醫(yī)用鎂合金及其復(fù)合材料的降解行為[D];東南大學(xué);2017年

8 盧雙贊;氧化亞鐵薄膜及其吸附的酞菁氧鈦分子的STM研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所);2015年

9 蘇玲;堿木質(zhì)素-PVA基交聯(lián)薄膜的制備與性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

10 黃立靜;金屬?gòu)?fù)合雙層/多層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其光電性能研究[D];江蘇大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 朱弋;脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)處理AZ31鎂合金的微觀組織和力學(xué)性能研究[D];江蘇大學(xué);2017年

2 董洪洲;鎂合金表面藥物釋放功能膜層的制備與性能研究[D];西南大學(xué);2017年

3 袁昕;可降解鎂合金的循環(huán)力學(xué)性能研究[D];天津大學(xué);2016年

4 陳鵬;連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓鎂合金微觀組織與力學(xué)性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2017年

5 佟坤;稀土La對(duì)AZ31變形鎂合金組織及性能的影響[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

6 王亞南;粗、細(xì)晶鎂合金塑性變形及斷裂的微觀結(jié)構(gòu)機(jī)理研究[D];寧波大學(xué);2017年

7 王宇;AZ31B鎂合金與3A21鋁合金的釬焊工藝及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 向月;鎂合金雙弧焊接過(guò)程數(shù)值模擬與應(yīng)力分析[D];南昌大學(xué);2017年

9 張敏;鎂合金表面植酸/羥基磷灰石生物活性涂層的制備及性能研究[D];天津大學(xué);2016年

10 喬柯;攪拌摩擦加工超細(xì)晶鎂合金塑性變形行為研究[D];西安建筑科技大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2788636