论文部分内容阅读
镁合金微弧氧化膜的长效腐蚀防护性能不理想是其应用于较苛刻环境时面临的一个关键问题。本论文基于微弧氧化镁合金腐蚀失效的本质特征，采取对镁合金基体先进行改性处理再微弧氧化的手段，开展通过调控微弧氧化镁合金膜/基界面特性来改变其腐蚀失效行为，提高其耐腐蚀性能的研究。系统考察了各种改性预处理（包括热处理、激光熔凝及喷丸处理）对镁合金表面微弧氧化膜微观结构、相组成及膜/基界面的影响，并着重考察了各种改性预处理对微弧氧化镁合金长效耐腐蚀性能的影响。获得的主要研究结论如下: 1.研究了AZ系镁合金(AZ31和AZ91)表面微弧氧化膜的腐蚀防护失效机制。在腐蚀环境中，AZ系镁合金表面微弧氧化膜的防护失效主要是由膜/基界面处腐蚀产物的堆积导致的物理破坏造成的。腐蚀介质通过膜层内缺陷到达膜/基界面后，会引起基体的腐蚀，生成大量的腐蚀产物。界面处堆积的腐蚀产物会对氧化膜产生向上挤压的作用力，致使氧化膜突起，严重时会导致氧化膜大面积剥落。因此，可以通过改变基体镁合金的结构与组成，特别是表面结构与组成，调整微弧氧化镁合金的膜/基界面特性，延缓镁合金基体的腐蚀，进而改善微弧氧化镁合金的耐腐蚀性能。 2.考察了热处理对AZ系镁合金耐腐蚀性能及微弧氧化膜腐蚀防护性能的影响。结果表明，退火热处理仅可以在一定程度上细化AZ31镁合金内的α-Mg晶粒，对其耐腐蚀性能影响较小。不同的是，固溶-时效热处理可以显著提高AZ91镁合金中β相的含量，并使其在晶界和晶粒内密集分布，进而改善了AZ91镁合金的耐腐蚀性能。热处理AZ91镁合金表面微弧氧化膜的长效腐蚀防护性能显著提高。其原因一方面是热处理AZ91镁合金表面的氧化膜致密性增加，可以更加有效地阻挡腐蚀介质向膜/基界面渗透，使基体发生腐蚀的时间延后。另一方面是热处理提高了膜/基界面处镁合金基体的耐腐蚀性能，相同腐蚀时间内，膜/基界面处产生腐蚀产物的数量显著降低，进而氧化膜受到的挤压破坏作用减弱，使其可以在更长时间内对基材合金起到保护作用。 3.研究了激光表面熔凝对AZ系镁合金耐腐蚀性能及微弧氧化膜腐蚀防护性能的影响。激光熔凝预处理没有对AZ系镁合金表面微弧氧化膜的厚度、组成和微观结构产生明显的影响，但却显著改善了微弧氧化AZ系镁合金的长效耐腐蚀性能。这主要是由于激光熔凝预处理大幅度提高了膜/基界面处镁合金基体的耐腐蚀性能。腐蚀介质到达膜/基界面时，界面处镁合金基体发生腐蚀的时间延后，并且相同腐蚀时间内形成腐蚀产物的数量降低，故而氧化膜受到腐蚀产物的挤压破坏作用减弱，可以为镁合金基体提供更长时间的腐蚀防护。与微弧氧化AZ31镁合金相比，激光熔凝预处理后，微弧氧化AZ91镁合金的长效耐腐蚀性能提高的幅度更大。这主要是由于激光熔凝处理后，AZ91镁合金基材的微观结构发生了更大的改变。 4.研究了喷丸表面处理对AZ系镁合金耐腐蚀性能及微弧氧化膜腐蚀防护性能的影响。喷丸预处理对AZ系镁合金表面微弧氧化膜的厚度和相组成几乎没有影响，但使氧化膜的内部缺陷减少，膜层致密性增加，同时改变了微弧氧化AZ系镁合金的膜/基界面特性。喷丸预处理提高了微弧氧化AZ31镁合金膜/基界面处基材的耐腐蚀性能和表面氧化膜的腐蚀防护性能，进而改善了其长效耐腐蚀性能。不同的是，喷丸预处理对微弧氧化AZ91合金长效耐腐蚀性能的改善并不明显。这主要是因为微弧氧化膜的防护失效主要是由界面处腐蚀产物的堆积造成的，喷丸预处理虽然提高了微弧氧化AZ91镁合金氧化膜自身的腐蚀防护性能，但对膜/基界面处基材耐腐蚀性能的影响较小。