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北斗在线
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北斗在线

    Al-Mg-Si合金凭借其优异的成型性、高的比强度、良好的耐蚀性得到了广泛应用。合金中的纳米析出相等第二相颗粒不仅对合金的力学性能产生重大影响,也对耐腐蚀性起着至关重要的作用。当Al-Mg-Si合金处在酸性溶液中,富MgSi颗粒(如β″-Al2Mg5Si4,β′-Mg9Si5等)会作为局部阳极而诱发腐蚀。通常为了提高合/p>

    Al-Mg-Si合金凭借其优异的成型性、高的比强度、良好的耐蚀性得到了广泛应用。合金中的纳米析出相等第二相颗粒不仅对合金的力学性能产生重大影响,也对耐腐蚀性起着至关重要的作用。当Al-Mg-Si合金处在酸性溶液中,富MgSi颗粒(如β″-Al2Mg5Si4,β′-Mg9Si5等)会作为局部阳极而诱发腐蚀。通常为了提高合金的耐点蚀性,需将析出相的尺寸控制在某一临界值以下,也即让合金处于某一欠时效状态,以使它们与Al基体的界面产生较少缺陷,而这么做的代价是牺牲合金的部分强度。

    然而,Al-Mg-Si合金在欠时效状态下的晶间腐蚀最严重。相反地,在过时效状态下,同样以一定量的强度损失为代价,合金可获得良好的抗点蚀性和耐晶间腐蚀性能。遗憾的是,前人尚未详细研究MgSi纳米析出相的腐蚀行为,及其类型和尺寸对Al-Mg-Si合金的抗点蚀性和抗晶间腐蚀性的影响,因而过时效状态的优异耐腐蚀性能的机理尚未澄清。

    为了解决该问题,中南大学粉末冶金国家重点实验室杜勇教授、李凯副教授团队突破传统第二相腐蚀行为分析方法的局限性,采用透射电镜来研究电解双喷制样过程中纳米析出相在硝酸-甲醇酸性电解液中的腐蚀行为。发现部分MgSi纳米析出相(主要为β′)在电解双喷过程中会被腐蚀成非晶,且随着样品时效时间的不断延长,非晶析出相所占的比例呈上升趋势(图1)。通过能谱(EDX)分析确定该非晶析出相为SiO2(图2),并与离子减薄制备的样品进行比较从而证实了非晶化发生在电解双喷制样过程中(图3)。具体而言,MgSi析出相越粗大、Mg/Si比值越高,析出相越容易被腐蚀(图4)。

    本工作发现的MgSi纳米析出相的非晶化过程消耗了腐蚀液有效成分,但却不会在非晶析出相内部和界面处产生明显缺陷,同时发生的Mg元素的向外扩散(流失)也降低了析出相的电极电位,因而能够解释Al-Mg-Si合金在过时效状态的优异耐腐蚀性能。这一发现可为优异综合性能的Al-Mg-Si合金的开发提供新的思路。

    相关论文以 “Formation of amorphous precipitates in a corrodedover-aged Al-Mg-Si alloy”为题的相关论文近日发表在中科院TOP期刊Applied Surface Science上。论文第一作者为博士生杨明军,通讯作者为李凯副教授(; )。合作作者还包括华南理工大学陈皓楠老师,珠海润星泰电器有限公司张莹(总经理)、王继成和李谷南,中南大学电镜中心张茁和颜宁老师,广东(东莞)材料基因高等理工研究院张书彦博士(院长),中南大学博士生鲁强、兰新月和杨彤,以及团队带头人杜勇教授()。

    论文链接:

    图1. 时效6 h、96 h、336 h、672 h和1344 h的合金样品中非晶析出相的TEM分析。(a)~(e)明场像;(f)~(j)典型非晶析出相的高分辨透射电子显微(HRTEM)图。

    图2. 时效672 h合金中非晶析出相化学成分的TEM分析。(a)~(d)和(e)~(h)分别为低倍和高倍STEM-EDX元素面分布图,(i)为沿着图(e)中红色箭头的元素线分布图

    图3. 通过离子减薄制备的时效672 h的合金样品的TEM分析。(a)明场像,(b)和(c)分别为βʹ相的HRTEM图及其对应的快速傅里叶变换(FFT)谱,(d)~(g)STEM-EDX元素面分布图

    图4. (a)时效672 h合金样品中析出相的横截面积的分布直方图(蓝色柱子表示离子减薄法制备样品中的析出相,橄榄绿和红色柱子分别表示电解双喷法制备样品中的未被腐蚀和被腐蚀的析出相),(b)析出相横截面积和非晶析出相比例随时效时间的演变关系图

    *感谢论文作者团队对本文的大力支持。

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