镁合金密度较小,只有1.7 g/cm3。因此,它作为最轻的金属之一,在航空航天以及汽车、电子等对材料轻量化要求较高的领域具有日趋广泛的应用。然而,耐腐蚀性差作为瓶颈一直制约其发展以及应用。目前,为了提高镁合金耐腐蚀性能,设计新型镁合金以及表面处理是近年来采用的主要手段。添加了适量铝的镁合金在压铸性、疲劳性能、压缩性和强度等方面性能获得提高。然而铝元素作为镁合金中主要的合金元素,其对镁合金及其等离子体电解氧化(PEO)膜的显微结构及耐蚀性能影响的相关研究很少。本论文系统地研究了铝含量对镁合金及其PEO膜显微结构及耐蚀性能的影响,主要内容如下:(一)研究了共晶点附近的三种镁合金AZ91,AZ111和AZ141(亚共晶和过共晶结构)在3.5wt.%NaCl水溶液中的腐蚀行为。显微结构分析表明,铝含量影响了β相和共晶相(α+β)的含量和分布。不同铝含量的镁合金显微结构对耐蚀性能影响表现为:1、共晶相的增加促进了α基相的腐蚀。2、β相的含量和分布是影响镁合金耐蚀性能的主要因素,其含量影响腐蚀程度,其分布影响腐蚀进程;随着铝含量的增加,β相的体积分数增大,电偶腐蚀加速效应起主导作用。在腐蚀过程中,β相的网状分布,表现出一定的腐蚀阻挡作用;但是由于β相分布的不连续性,腐蚀总会沿着β相分布不连续处向α相继续腐蚀。(二)以不同铝含量的镁合金为基体,进行PEO膜层制备,并系统地研究了基体的显微结构、膜层的显微结构、膜层的耐蚀性能三者之间的关系。结果表明,在PEO过程中,基体的显微结构对其膜层显微结构影响显著,主要原因为基体中的铝含量影响了β相及共晶相(α+β)的含量和分布,不同相的含量以及分布对PEO放电过程影响显著,从而影响了膜层的显微结构包括致密内层和疏松外层的成分、含量以及膜层的孔隙率。腐蚀发生在膜层显微结构缺陷的位置。(三)前面的研究结果表明,在两相合金中,不同相的成分差异会导致合金表面电化学性质不同,在PEO过程中放电不稳定,导致介质阻挡层的显微结构缺陷。而介质阻挡层的形成是PEO过程中击穿放电进行的必要条件,其质量的好坏对放电的质量有直接影响,影响PEO过程中等离子体放电的稳定性及后续成膜能力。因此,考虑采用前处理的方法使镁合金的表面活性均匀。采用HF超声活化AZ91镁合金,在镁合金表面形成一层低溶解性的薄膜,使镁合金表面活性均匀一致。结果表明表面状态均匀的镁合金形成的致密层质量好,在PEO过程中放电稳定,后续成膜质量好:致密,均匀,没有显微结构缺陷。因此耐蚀性能显著提高。