挤压态与锻造态WE43稀土镁合金在氯化钠和硫酸钠溶液中的腐蚀行为研究

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镁合金具有高比强度、低密度、较好的电磁屏蔽性能和生物相容性等诸多优点,但同时强度低、塑性不足、耐蚀性差制约着其规模化工程应用。变形处理是提高镁及镁合金综合性能的有效方式,而目前关于变形镁合金腐蚀的研究着重于变形前后耐蚀性能的对比,不同变形工艺处理后镁合金的微观结构与腐蚀行为的关系,尤其是不同变形工艺处理后镁合金在不同溶液中的腐蚀行为尚不明确。本文以购买的商用挤压态和锻造态WE43稀土镁合金为研究对象,采用X-射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、浸泡实验、析氢失重测试和电化学测试等研究设备及方法,对比研究了挤压态和锻造态WE43稀土镁合金的微观结构以及它们在氯化钠和硫酸钠溶液中的腐蚀行为。研究结果表明,挤压态和锻造态WE43镁合金具有相同的物相,分别为Mg、Mg14Nd2Y、Mg24Y5和Zr。在OM和SEM图像中,挤压态WE43镁合金呈现出具有完全动态再结晶的等轴晶组织,平均晶粒尺寸为18μm,锻造态WE43镁合金则存在异常晶粒生长的粗晶粒,平均晶粒尺寸为40μm;挤压态镁合金的第二相均匀的分布在合金表面,其占表面积分数为4%,锻造态镁合金的两种形态的第二相中,大尺寸第二相散乱分布在合金表面,珍珠状第二相沿晶界分布,它们共占表面积分数为3.4%。进一步的TEM测试表明,除锻造态镁合金晶粒内存在的板状相,挤压态和锻造态WE43镁合金的第二相的差异主要体现在尺寸上。在0.6 M NaCl溶液中,锻造态WE43镁合金的腐蚀速率要远远大于挤压态WE43镁合金,锻造态和挤压态WE43镁合金的第二相作为阴极与其周边的镁基体形成微电偶腐蚀。两个合金中不同尺寸的第二相颗粒可能导致不同的腐蚀行为,大尺寸第二相有比珍珠状第二相更大的电化学影响范围,进而引起强烈的局部腐蚀。挤压态WE43镁合金的表面膜在较长的浸泡时间后仍保持良好的保护能力,而锻造态WE43镁合金的表面膜在较短的时间内失效。在0.6 M Na2SO4溶液中,锻造态WE43镁合金的腐蚀速率略小于挤压态WE43镁合金,挤压态WE43镁合金的第二相和锻造态WE43合金的大尺寸第二相作为阳极与周围的镁基体形成微电偶腐蚀。挤压态和锻造态WE43镁合金在Na2SO4溶液中形成的保护膜均不能起到很好的保护作用,两个合金表现出不同的腐蚀速率,这与两者间的微观结构差异有关。
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