CN107523769A - 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法 - Google Patents

提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107523769A
CN107523769A CN201610445288.2A CN201610445288A CN107523769A CN 107523769 A CN107523769 A CN 107523769A CN 201610445288 A CN201610445288 A CN 201610445288A CN 107523769 A CN107523769 A CN 107523769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium alloy
corrosion
alloy
anisotropic
corrosion rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610445288.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107523769B (zh
Inventor
许道奎
韩恩厚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN201610445288.2A priority Critical patent/CN107523769B/zh
Publication of CN107523769A publication Critical patent/CN107523769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107523769B publication Critical patent/CN107523769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Abstract

本发明涉及镁合金领域，具体为一种提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，适用于各类变形镁合金腐蚀速率各向差异的弱化及加工制备，满足工程领域中镁合金材料在使役过程中各个取向表面具有相当腐蚀速率的需求。在低于100℃温度条件下，对具有基面织构变形镁合金沿着挤压或横向方向进行1～6％的压缩应变预处理，使合金产生体积分数为10～80％的形变孪晶。对合金进行200～400℃温度条件下进行0.5～2小时的去应力退火处理。本发明在显著提高镁合金耐腐蚀性能的同时，解决镁合金腐蚀速率各向异性的问题，达到镁合金在工程领域具有慢速稳定腐蚀速率的要求，从而显著提升镁合金作为工程结构材料的竞争力。

Description

提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法
技术领域
本发明涉及镁合金领域，具体为一种提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，适用于各类变形镁合金腐蚀速率各向差异的弱化及加工制备，满足工程领域中镁合金材料在使役过程中各个取向表面具有相当腐蚀速率的需求。
背景技术
对于变形镁合金而言，晶粒的择优取向对其腐蚀行为具有显著的影响，极易导致合金腐蚀速率在各个取向表面上的差异。经常规工艺如铁模或砂型铸造制备的纯镁和镁合金锭坯，其晶粒通常无明显的择优取向。然而，经后续的锻造、挤压、轧制或等径角挤压等塑性变形处理，合金内部会因滑移和孪晶的发生使晶粒发生转动和动态再结晶而导致织构的形成。通常，随着加工变形工艺的变化，合金内部所形成的织构类型也存在一定的差异。同时，织构类型和强度在变形过程中还会随变形的剧烈程度而发生变化。镁合金中最主要的变形织构为{0001}基面织构和纤维织构。
研究表明，具有强织构镁合金的腐蚀速率存在明显的各向差异。其中，由基面组成的样品表面较其它取向样品表面具有更好的耐蚀性，主要归因于基面具有较小的表面能，即金属原子从表面逃逸的能量较大。因此，具有较少基面的样品的耐蚀性会显著降低。研究表明，镁合金柱面的腐蚀速度大概是基面的20倍左右。可见，晶体学织构对镁合金腐蚀行为的影响非常明显，极易导致镁合金构件在使役过程中的提前破坏。因此，需要在不改变合金成分和成型工艺的前提下，选用目前已具有工程应用前景的镁合金材料，在提高镁合金耐蚀性的同时，显著消除或弱化合金在不同取向表面上表现出腐蚀速率的差异，以满足镁合金材料不同取向均匀腐蚀的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，解决镁合金在已用领域中存在的腐蚀速率各向差异等问题。
本发明的技术方案是：
一种提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，在低于100℃温度条件下，对具有基面织构变形镁合金沿着挤压或横向方向进行1～6％的压缩应变预处理，使合金产生体积分数为10～80％的形变孪晶。
所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，压缩应变预处理后，对合金进行200～400℃温度条件下进行0.5～2小时的去应力退火处理，以消除残余应力多合金腐蚀各向异性的影响。
所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，镁合金为各类的变形镁合金，具有最大强度为5～40的基面织构。
所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，室温条件下，镁合金在摩尔浓度为0.1M的NaCl溶液中，腐蚀电位Ecorr＝-1.65～-1.45VSCE，腐蚀电流密度为icorr＝10～900μA/cm2，析氢速率小于0.4mL/cm2/h。
本发明的设计思想是：
本发明通过合理选择具有工程应用前景的镁合金材料，对变形镁合金进行压缩预应变和去应力退火，使合金内部产生一定体积分数的形变孪晶。利用线切割取样技术，选取具有不同取向的样品。由于孪晶与基体具有很好的共格界面，可以有效阻碍腐蚀的发展，从而使镁合金耐蚀性得到提高的同时，还能有效弱化不同取向镁合金样品腐蚀速率的差异。最终，利用压缩预变形，通过控制在镁合金内部形成产生大量孪晶的体积分数，使镁合金的耐蚀性提高，并能使镁合金材料不同取向表面具有相近的腐蚀速率。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明通过选取具有很强工程应用前景的镁合金材料，使合金耐蚀性得到提高的同时，还能有效弱化不同取向镁合金样品腐蚀速率的差异，极大地提升了它们作为工程构件材料的潜力。
2、本发明的镁合金具有普适性，为高耐蚀且腐蚀各向同性工业用镁合金的研制提供了参考，拓展了镁合金可能应用的工程领域。
3、本发明所用的设备简单，成本较低，加工工艺操作简单、方便。
附图说明
图1(a)-图1(c)选取变形镁合金AZ31板材的取样信息(实施例1、实施例2和实施例3)。其中，图1(a)为实施例1、实施例2和实施例3的取样方向；图1(b)为实施例1、实施例2和实施例3试样与预压缩方向的宏观取向关系；图1(c)为实施例1、实施例2和实施例3腐蚀试验用不同取向的试样(sampleswith different orientations for corrosion testing)的具体取向表面。
图2为实施例1、实施例2和实施例3的微观组织结构；图2(a)、(b)和(c)分别为实施例1、实施例2和实施例3预压缩前的微观组织结构；图2(d)、(e)和(f)分别为实施例1、实施例2和实施例3预压缩3％后的微观组织结构。
图3不同取向镁合金AZ31预压缩前后的析氢实验结果(实施例1、实施例2和实施例3)。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，需要说明的是给出的实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，本发明的保护范围并不限于以下实施的具体实施例。
实施例1
Ⅰ)、合金选取
使用商用AZ31变形镁合金板材，其化学成分(质量百分含量)为：3％Al，1％Zn，其余为Mg；其中，合金基面织构的最大强度为12。
Ⅱ)、预压缩变形
在室温条件下，沿挤压方向对合金进行3％的预压缩应变。
Ⅲ)、去应力退火
对挤压态合金在300℃保温1小时，进行去应力退火，以消除残余应力对合金腐蚀各向异性的影响。
Ⅴ)、微观组织表征
组织观察的样品其制备过程如下：采用1000号碳化硅水磨砂纸磨平表面；然后采用油基金刚石研磨膏机械抛光；EBSD分析结果表明合金经3％预压缩应变处理后，合金内不会产生大量的形变孪晶，其体积分数为70％，相应图谱见附图2。
Ⅳ)、取样位置及腐蚀性能测试
利用线切割切取尺寸为10mm(长)×10mm(宽)×5mm(厚)的试样，样品表面与挤压板面平行，具体取向示意图见附图1。用树脂进行冷镶嵌，对表面进行抛光处理；然后，在室温条件下将试样放入摩尔浓度为0.1M的NaCl溶液中进行浸泡和电化学实验。在开路电位下进行氢气收集实验，具体氢气析出曲线见附图3。预压缩变形前后，合金的析氢速率分别为0.34mL/cm2/h和0.03mL/cm2/h。可见，预压缩前实施例1取向样品的析氢速率最快。预压缩3％应变后，实施例1取向样品的析氢速率与其它取向样品基本相当。对露出10mm×10mm的样品表面开展动电位极化曲线的测量，确定出合金预压缩变形前相应的电化学腐蚀参数，其腐蚀电位Ecorr＝-1.55VSCE，腐蚀电流icorr＝800μA/cm2。预压缩3％应变后，样品的腐蚀电位Ecorr＝-1.48VSCE，腐蚀电流icorr＝90μA/cm2。
实施例2
与实施例1相同之处在于：
Ⅰ)、合金选取
Ⅱ)、变形加工
Ⅲ)、去应力退火
与实施例1不同之处在于：
Ⅴ)、微观组织表征
合金内产生大量形变孪晶的体积分数为80％，相应图谱见附图2。
Ⅳ)、取样位置及腐蚀性能测试
利用线切割切取尺寸为10mm(长)×10mm(宽)×5mm(厚)的试样，样品表面与挤压方向垂直，具体取向示意图见附图1。用树脂进行冷镶嵌，对表面进行抛光处理；然后，在室温条件下将试样放入摩尔浓度为0.1M的NaCl溶液中进行浸泡和电化学实验。在开路电位下进行氢气收集实验，具体氢气析出曲线见附图2。预压缩变形前后，合金的析氢速率分别为0.24mL/cm2/h和0.03mL/cm2/h。可见预压缩前，实施例2取向样品的析氢速率次之。预压缩3％应变后，实施例2取向样品的析氢速率与其它取向样品基本相当。对露出10mm×10mm的样品表面开展动电位极化曲线的测量，确定出合金预压缩前相应的电化学腐蚀参数，其腐蚀电位Ecorr＝-1.58VSCE，腐蚀电流icorr＝400μA/cm2。预压缩3％应变后，样品的腐蚀电位Ecorr＝-1.47VSCE，腐蚀电流icorr＝50μA/cm2。
实施例3
与实施例1相同之处在于：
Ⅰ)、合金选取
Ⅱ)、变形加工
Ⅲ)、去应力退火
与实施例1不同之处在于：
Ⅴ)、微观组织表征
合金内产生大量形变孪晶的体积分数为60％，相应图谱见附图2。
Ⅳ)、取样位置及腐蚀性能测试
利用线切割切取尺寸为10mm(长)×10mm(宽)×5mm(厚)的试样，样品表面与挤压方向垂直，具体取向示意图见附图1。用树脂进行冷镶嵌，对表面进行抛光处理；然后，在室温条件下将试样放入摩尔浓度为0.1M的NaCl溶液中进行浸泡和电化学实验。在开路电位下进行氢气收集实验，具体氢气析出曲线见附图2。预压缩变形前后，合金的析氢速率分别为0.13mL/cm2/h和0.03mL/cm2/h。可见预压缩前，实施例3取向样品的析氢速率最慢。预压缩3％应变后，实施例3取向样品的析氢速率与其它取向样品基本相当。对露出10mm×10mm的样品表面开展动电位极化曲线的测量，确定出合金预压缩前相应的电化学腐蚀参数，其腐蚀电位Ecorr＝-1.52VSCE，腐蚀电流icorr＝120μA/cm2。预压缩3％应变后，样品的腐蚀电位Ecorr＝-1.47VSCE，腐蚀电流icorr＝30μA/cm2。
实施例结果表明，本发明采用能够显著提高镁合金的耐蚀性并能弱化腐蚀各向异性的加工和处理工艺，在低于100℃温度条件下，对具有基面织构变形镁合金沿着挤压或横向方向进行1～6％(优选2～4％)的压缩应变预处理，产生体积分数为10～80％(优选40～80％)的形变孪晶。对合金进行200～400℃温度条件下进行0.5～2小时的去应力退火处理。然后，对合金进行不同取向的切割取样。本发明能够在显著提高镁合金耐腐蚀性能的同时，还能解决镁合金腐蚀速率各向异性的问题，达到镁合金在工程领域具有慢速稳定腐蚀速率的要求，从而显著提升镁合金作为工程结构材料的竞争力。

Claims (4)

1.一种提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，其特征在于：在低于100℃温度条件下，对具有基面织构变形镁合金沿着挤压或横向方向进行1～6％的压缩应变预处理，使合金产生体积分数为10～80％的形变孪晶。
2.按照权利要求1所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，其特征在于：压缩应变预处理后，对合金进行200～400℃温度条件下进行0.5～2小时的去应力退火处理，以消除残余应力多合金腐蚀各向异性的影响。
3.按照权利要求1所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，其特征在于：镁合金为各类的变形镁合金，具有最大强度为5～40的基面织构。
4.按照权利要求1所述的提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法，其特征在于：室温条件下，镁合金在摩尔浓度为0.1M的NaCl溶液中，腐蚀电位Ecorr＝-1.65～-1.45VSCE，腐蚀电流密度为icorr＝10～900μA/cm2，析氢速率小于0.4mL/cm2/h。
CN201610445288.2A 2016-06-21 2016-06-21 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法 Active CN107523769B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610445288.2A CN107523769B (zh) 2016-06-21 2016-06-21 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610445288.2A CN107523769B (zh) 2016-06-21 2016-06-21 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107523769A true CN107523769A (zh) 2017-12-29
CN107523769B CN107523769B (zh) 2019-06-07

Family

ID=60734540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610445288.2A Active CN107523769B (zh) 2016-06-21 2016-06-21 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107523769B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110129694A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 西南大学 一种提高镁合金板材强度和成形性能的方法
CN115927984A (zh) * 2022-11-28 2023-04-07 云南大学 一种改善镁合金室温弯曲成形性能的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985729A (zh) * 2010-11-18 2011-03-16 重庆大学 一种细化镁合金板材晶粒的方法
CN102242327A (zh) * 2011-05-14 2011-11-16 中国科学院金属研究所 非/弱基面织构镁合金变形材的冷轧方法及其冷轧板材
CN103898424A (zh) * 2014-03-27 2014-07-02 太原理工大学 一种镁合金晶粒细化方法
CN104480330A (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 江阴宝易德医疗科技有限公司 一种孪晶变形镁合金超细晶型材、其制备方法和用途
CN105256262A (zh) * 2015-10-29 2016-01-20 东北大学 通过预置孪晶提高Mg-Zn-Y合金时效硬化效应的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101985729A (zh) * 2010-11-18 2011-03-16 重庆大学 一种细化镁合金板材晶粒的方法
CN102242327A (zh) * 2011-05-14 2011-11-16 中国科学院金属研究所 非/弱基面织构镁合金变形材的冷轧方法及其冷轧板材
CN103898424A (zh) * 2014-03-27 2014-07-02 太原理工大学 一种镁合金晶粒细化方法
CN104480330A (zh) * 2014-12-11 2015-04-01 江阴宝易德医疗科技有限公司 一种孪晶变形镁合金超细晶型材、其制备方法和用途
CN105256262A (zh) * 2015-10-29 2016-01-20 东北大学 通过预置孪晶提高Mg-Zn-Y合金时效硬化效应的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110129694A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 西南大学 一种提高镁合金板材强度和成形性能的方法
CN110129694B (zh) * 2019-05-30 2020-08-14 西南大学 一种提高镁合金板材强度和成形性能的方法
CN115927984A (zh) * 2022-11-28 2023-04-07 云南大学 一种改善镁合金室温弯曲成形性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107523769B (zh) 2019-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Dynamic recovery and dynamic recrystallization of NiTi shape memory alloy under hot compression deformation
Lin et al. Microstructure and high tensile ductility of ZK60 magnesium alloy processed by cyclic extrusion and compression
Liu et al. Dynamic mechanical properties and constitutive equations of 2519A aluminum alloy
Xin et al. Fabrication of Mg/AL multilayer plates using an accumulative extrusion bonding process
CN107385245B (zh) 基于油气开采用可溶性合金压裂球的制造方法
CN113025857B (zh) 一种用于全金属桥塞胶筒的可溶镁合金材料及其制备方法
CN107523769A (zh) 提高镁合金耐蚀性并能弱化腐蚀速率各向异性的有效方法
Fang et al. Study on improving “self-sharpening” capacity of W–Cu–Zn alloy by the pressureless infiltration method
Liu et al. Work softening mechanism and microstructure evolution of nanostructured Mg-8Gd-3Y alloy during severe shot peening
Li et al. Anisotropic cyclic deformation behavior of an extruded Mg-3Y alloy sheet with rare earth texture
CN117368435A (zh) 一种多场耦合条件下的氢脆管材数值分析方法
Su et al. Retrogression on corrosion behavior of spray formed Al-7075
CN110129620A (zh) 一种镍铜合金及其制备方法
Zheng et al. Hot compressive deformation behaviors of Mg–10Gd–3Y–0.5 Zr alloy
Luo et al. Compression deformation behavior of AZ81 magnesium alloy at elevated temperatures
CN115537688A (zh) 一种实现纳米晶和纳米孪晶异质结构的方法
CN107523770B (zh) 提高长程结构有序相强化双相镁锂合金性能的热处理工艺
Dong et al. Hot compressive deformation and microstructural evolution of 60NiTi alloy
CN108130496B (zh) 一种铝合金宏观粗晶及单晶的制备方法
Shi et al. Dynamic Recrystallization Behavior of 7056 Aluminum Alloys during Hot Deformation
Durowoju et al. The Effect of Varying the Composition of Phosphorus on the Microstructure and Mechanical Properties of Tin-Bronze Alloys
Wu et al. Solid-state composite technology for B4Cp reinforced magnesium-lithium alloy
Zhao et al. Enhanced corrosion resistance of hard steel wires produced by electrochemical cold drawing
Shi et al. Significant influence of sharp grain boundary corner on tensile elongation of copper bars with columnar grains and its mechanism
CN112008084B (zh) 一种机器手臂用铝铁复合材料制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant