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摘要:本文以AZ61镁合金为基体材料,研究了Er、Nd、Sn等不同合金元素对镁阳极腐蚀与电化学性能的影响,利用排水集气法、恒电流、动电位极化法等技术测试了材料的腐蚀与电化学性能;设计出了一种新型环保型镁阳极材料,其综合性能优于AP65和AZ61镁合金阳极材料。主要结论如下:(1)在25℃,3.5%的NaCl溶液中,合金元素对于AZ61镁合金的腐蚀性能影响规律各不相同:其中Er、Nd、Ga、Be能够显著降低基体材料的析氢自腐蚀速率,而Sn元素增大了AZ61基体材料的析氢自腐蚀速率。各合金元素对基体材料耐腐蚀性能的影响由大到小依次为:Er>Nd>Be>Ga>Sn.(2)恒电流极化下,合金元素(Er、Nd、Ga、Be)对AZ61合金的电极电位影响不大,但Sn元素促进了镁基体的活性溶解,AZ61-Sn合金材料在不同电流密度下的电极电位均负移,AZ61-Sn的电化学性能最好。(3)在25℃,3.5%的NaCl溶液中,以AZ61-Sn合金为基体材料,分别添加Er、Nd、Ga元素。AZ61-Sn-X合金材料的析氢自腐蚀速率明显低于AZ61-Sn合金析氢速率,合金元素对不同恒电流密度下合金的电极电位影响很小。综合考虑腐蚀与电化学性能,性能最优的环保型镁阳极材料为Mg-Al-Zn-Sn-Er.(4)电流密度为50mA/cm2恒电流极化时,Mg-Al-Zn-Sn-Er合金电极电位为:-1.558V,阳极电流效率为:54.5%;AZ61合金电极电位为:-1.518V,阳极电流效率为:45.9%;AP65合金电极电位为:-1.652V,阳极电流效率为:45.1%;三者析氢自腐蚀速率由大到小依次为AP65>AZ61>Mg-Al-Zn-Sn-Er.因此,Mg-Al-Zn-Sn-Er镁阳极综合性能要优于AZ61和AP65镁阳极。(5)由电化学阻抗谱可知,AZ61、AZ61-Er、AZ61-Sn、AZ61-Sn-Er四种合金的电化学活性从高到底依次为AZ61-Sn>AZ61-Sn-Er>AZ61>AZ61-Er。四者的耐腐蚀性能由强到弱依次为AZ61-Er>AZ61-Sn-Er>AZ61>AZ61-Sn。即Mg-Al-Zn-Sn-Er的综合性能最好。(6)Mg-Al-Zn-Sn-Er合金中Sn能够活化镁基体,加速其溶解,减少阳极极化,同时也能细化合金晶粒;Er主要影响合金的组织结构,它能够显著细化晶粒,使第二相数量减少,尺寸变小,分布均匀,最终使合金的析氢自腐蚀速率显著降低。二者共同作用,使Mg-Al-Zn-Sn-Er具有优异的综合性能。