镁合金的合金化腐蚀控制

　　Mg-Al系合金组织中主要相为基体a相和晶界处的β相。研究表明β相对镁合金的腐蚀性能主要有两方面的影响。一方面作为腐蚀壁垒起阻碍镁合金腐蚀的作用另一方面与基体q相组成腐蚀电池并充当阴极而加速镁合金的腐蚀。宋光铃，O.Lunder等研究发现：当β相在镁合金中所占的体积告分数较大，且呈网状分布时，在合金表面的Q相优先腐蚀脱落后，网状分布的β相会在表面形成致密的氧化膜，保护镁合金的进一步的腐蚀，这时β相主要起腐蚀壁垒阻碍镁合金腐蚀的作用；而当体积分数较小且不呈网状分布时，由于β相周围的共晶α相的腐蚀脱落不成网状分布的β相也随着脱落，这时β相主要充当腐蚀电池阴极而加速镁合金腐蚀。
　　β相到底处于那种机制还与腐蚀介质有关。在离子浓度很高的介质中(特别是Cl-)，β相主要加速镁合金的腐蚀。对不同Al含量合金在5%NaCl溶液中的耐腐蚀性试验表明：镁合金中铝含量低于9%时，β相主要作为腐蚀阴极加速合金腐蚀，且合金的耐蚀性能随着铝含量的增加而减弱：当铝含量高于9%时。随着铝含量的增加，镁合金的耐蚀性能逐渐增强.主要的原因是；在5%NaCl溶液中.当合金发生电化学腐蚀时.会产生强烈的阳极极化电流。因为镁台金特有的负差数效应使得合金腐蚀加剧，且随着铝含量的增加.负差数效应也相应增强。另外，合金在腐蚀时有强烈的折氢，使得合金表面阴极附近的溶液呈较强的碱性，这会溶解合金表面的氧化膜，进一步腐蚀合金。随着铝含量的继续增大，合金中β相进一步增多，特别是β相呈交错的网状结构时，β相主要作为腐蚀壁垒阻碍合金腐蚀，合金的耐蚀性能会相应的增加。随着铝含量的增多，合金中Al。仉钝化 膜越来越致密，增强了镁合金的耐蚀性。
　　镁合金中Zn元素主要是改变镁合金的力学性能。含量大于2.5%时对合金的腐蚀性能有较强的负面影响，其主要原因是Zn元素使镁合金的表面膜变得酥松而且容易脱落，从而减弱了镁台金的耐蚀性。因此Mg-Al系合金中Zn含量一般不超过1%，且不会形成锌相，主要以固溶原子的形式存在于基体和α相中。O.Lunder等在研究时发现：当少量的Zn加入到镁合金中时，可以适当的提高基体的电位，有利于提高合金的耐蚀性。
　　少量的Mn在Mg-A1合金中形成颗粒状Al2Mn相，并且可以提高镁合金的耐蚀性能，主要是因为Mn可与合金中的Fe形成化台物作为熔渣被排除，减小了Fe对镁合金耐蚀性的有害影响。另外Fe/Mn比是制约镁台金耐蚀性能的一个重要指标.王益志通过盐雾腐蚀试验测得Fe/Mn比与腐蚀速率之问的关系得出0.032为Fe/Mn比的l临界值。
　　少量的Ca加人到镁合金中主要以固溶原子的形式存在，当Ca含量达到1%时，合金组织主要为基体α相和刚状分布的Al2Ca及β相；当Ca含量增大到4%以上时，β相完全消失，出现Mg2Ca相。樊昱研究Ca对AZ91的耐蚀性能的影响，当Ca含量达到2%时，合金的腐蚀速率下降到原AZ9ID腐蚀速率的十分之一以下，合金具有最好的耐蚀性。这主要是由于此时合金形成了网状分布的Al2Ca，Ca具有比镁更负的电位。所以在形成腐蚀电池时，Ca相作为阳极，镁作为阴极，使得镁合金阴极保护。使试样的腐蚀速率降低，从而提高镁合金的耐蚀性。
　　合金的最主要缺点是晶粒粗大，易形成显微孔洞。
　　加Zr可以细化晶粒，改善其性能，因此Mg-Zn合金中往往都要加入一定量的Zr，Zr在合金中一般都只是以固溶原子的形式存在。其细化晶粒的主要原因是：Zr在液态的镁中溶解度很小，在液态镁合金结晶时，Zr首先以α-Zr质点析出，而α-Zr与Mg均为密集六方晶格，且晶格常数非常接近。所以在凝固时α-Zr质点起着形核剂的作用，提高合金的形核率，从而达到细化晶粒的作用。另外zr与合金中的杂质如铁，硅、镍等均能形成高熔点的金属化合物并从镁中沉淀出来(沉入坩埚底部)，从而使合金纯度得以提高，减弱了这些杂质对合金耐蚀性的有害影响。所以Zr能够显著提高镁合金的耐蚀性能。
　　加入改善合金的腐蚀性能与显微组织的变化密切相关：(1)α-Mg晶粒的细化作用。研究表明：AZ91台金的腐蚀一般先发生在α-Mg晶粒内部，而晶界处较耐腐蚀。造成α-Mg晶粒内部和边界腐蚀差异的原因与Al元素在α-Mg晶粒内部的偏析程度有关，Al含量越高的区域其耐蚀性越好，而且Al浓度的差异越大，α-Mg晶粒的耐腐蚀性越差。Ce加入减小晶粒的尺寸，有利于减少Al元素从晶内到晶界处的正偏析程度，从而改善合金的腐蚀性能。此外，在含Ce的合金中，Ce与Al易形成针状或杆状的A1。Ce化合物，消耗了部分A1元素，在同样的铸造条件下，合金中A1元素的正偏析程度将降低(与AZ91基体合金相比)，亦有利于改善耐蚀性能。(2)β相的阻碍作用。β相是AZ中的强化相，在合金的腐蚀行为中。β相同样起到相当重要的作用，尤其是口相的含量和分布对合金的腐蚀行为有重要影响。如果β相的晶粒尺寸较大，呈块状不均匀分布，β相对腐蚀的阻碍作用会降低甚至失去。反之，如果β相的晶粒尺寸细小，β相弥散均匀分布，β相和腐蚀产物及Al。Ce化合物一起构成合金腐蚀的屏障，降低合金的腐蚀速率。图4.4是AZ91镁合金的β相与溶液的腐蚀界面。
　　的微合金化亦可降低镁台金的腐蚀速率。其腐蚀机理与Ce的相似，不过生成的中间化合物是A13Nd。
　　的加入形成了条状的具有较高化学稳定性的(Al，Mg)11La1稀土相，加入La后，一方面改善了β相的形态形成了类网状的结构另一方面形成了稀土相，从而在AZ91D合金表面形成了较为有效的腐蚀保护膜，大大提高了合金的耐腐蚀性能。
　　对镁合金耐蚀性有很大影响。对纯镁、镁合金表面铈、镧和镨涂层的耐蚀性的研究表明：表面浸涂了稀土盐涂层的纯镁试样在pH＝8.5的缓冲剂溶液中，腐蚀速率显著减缓。
　　锶对镁合金的常温力学性能没有多大的影响，主要是提高合金的高温性能，并常常与Si和Ca混合使用。在镁合金中，少量的锶只形成层片状的A18Sr相，当锶含量超过2%时，还有Mg-A1-Sr相生成。锶能显著提高镁合金的腐蚀电位并降低腐蚀电流，能显著提高镁合金的耐蚀性。