作者：河海大學 來源： 腐蝕與防護

        近期，河海大學吳國松課題組以“Improved barrier effect of hierarchical micro-nanoprecipitate framework in magnesium-aluminum alloy for corrosion mitigation”為題在腐蝕領域頂刊《Corrosion Science》發表鎂合金腐蝕防護新成果。

        地球的鎂資源非常豐富，而且金屬鎂密度很小(1.74g/cm3)，是結構輕量化的理想用材之一。被譽為“21世紀綠色結構材料”的鎂合金是金屬鎂應用的主要形式，在航空航天、民用建筑、海洋工程、交通運輸、國防軍工、生物醫學、電子產品等領域具有廣闊的應用前景。但是，鎂的化學性質十分活潑，鎂及鎂合金在水溶液中較差的耐蝕性能嚴重制約了其實際應用。鎂合金的第二相對其力學性能有著重要的調控作用，但同時也不可避免地影響著鎂合金的耐蝕性能。以常用的鎂鋁合金為例，其β相(Mg17Al12)在水溶液腐蝕過程中通常扮演著雙重角色。一方面，因β相充當著腐蝕原電池的陰極而加速鎂基體腐蝕，另一方面，由于β相具有相對較好的耐蝕性，在適當的條件下可以充當鎂基體的腐蝕屏障。

        為了進一步提高β相的腐蝕屏障效應，吳國松課題組提出“分級結構析出相”的概念，以熔煉的Mg-13Al合金(高鋁含量)為研究對象，通過簡易時效處理方法，在裁剪鑄態合金β相框架的基礎上獲得了大量的微納層片狀β析出相，進而在鎂合金內部成功構成了分級結構微納β析出相框架(圖1)。

  圖1：鎂鋁合金中具有分級結構的微納析出相(掃描電鏡圖像)

        腐蝕測試顯示，時效態鎂合金初期的耐蝕能力由于較強的微電偶腐蝕效應存在而弱于鑄態和固溶態，但隨著腐蝕的進行，β相的屏障效應凸顯，使得耐蝕能力優于其它兩種狀態的合金。通過有限元模擬和微觀形態觀察，推測腐蝕產物膜和分級結構β相構成了類“磚-漿”結構，其“膜-相”協同調控是鎂合金耐蝕性較大幅度改善的主因(圖2)。

  圖2：鑄態、固溶態和時效態鎂鋁合金的腐蝕過程示意圖

        該研究工作以概念發展為驅動，利用常規技術實現了分級結構微納第二相框架的構筑，在提高力學強度的同時改善了耐蝕性能，為未來高性能鎂合金設計提供了更多參考。

        課題組孫甲鵬副研究員和吳國松教授為論文共同通訊作者，博士研究生許冰倩完成了論文中重要的實驗工作。該研究受到國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費的資助。

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