准晶强化双相Mg-Li-Zn-Y镁锂合金腐蚀行为与微结构的关系研究

This project is to research the corrosion behavior and its relationship to the microstructure of duplex structured Mg-Li-Zn-Y alloys strengthened by Mg3Zn6Y quasicrystalline particles on the basis of the combination of material-physics-chemistry. The emphases are to investigate the characteristics of quasicrystalline/matrix interfacial structure, effects of the precipitation, growth, size, quantity, morphology, dispersive degree, distribution and evolution of quasicrystalline particles, inter-lamellar structure of alpha-Mg/beta-Li phases, grain structure, texture and phase component on the corrosion parameters and corrosion failure mechanisms; to clarify the effect of quasicrystalline particles with different sizes on the occurrence of pitting, the micro corrosion couple of intragranular/intergranular and intraphase/interphase during corrosion process. Finally, consider how to establish the variation relationship between the corrosion parameters and microstructure to explore effective processing technologies and associated parameters for the further improvement of the corrosion resistance, to provide theoretical and experimental basis for the optimised alloying design and engineering applications of new type Mg-Li alloys with high corrosion resistance.

本项目将材料-物理-化学等不同学科相结合，研究Mg3Zn6Y准晶强化双相Mg-Li-Zn-Y合金的腐蚀行为及其与微观组织之间存在的内在联系，着重探讨准晶与基体相的界面结构特征，准晶颗粒的时效析出、长大、尺寸、数量、形貌、弥散程度、分布及演变情况，alpha-Mg/beta-Li相层状间隔结构，晶粒结构，晶体学织构和相组成等对合金腐蚀性能参数和腐蚀破坏机制的影响，阐明不同尺度准晶颗粒对合金在腐蚀过程中发生的点蚀、晶内/晶间和相内/相间微电偶腐蚀的作用规律。考虑如何将合金的腐蚀性能参数与微结构之间的变化规律相结合，探索可显著提高合金耐腐蚀性能的加工处理制度及其相关工艺参数，为新型耐蚀镁锂合金的优化设计与工程应用提供理论和实验基础。

镁锂合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高和塑性变形能力强等优点，在航空航天、轨道交通和电子行业等领域有着广泛的应用前景。然而，镁锂合金的耐蚀性差严重制约了其应用与发展。镁锂合金的晶体结构会随着锂含量的增加而改变，主要包括密排六方（HCP）单相结构、由密排六方（HCP）和体心立方（BCC）组成的双相结构、体心立方（BCC）单相结构三种。基于微观组织表征方法和腐蚀性能测试技术，本项目系统研究和对比了不同基体相结构含与不含准晶镁锂合金腐蚀行为与微观组织的关系及其微观腐蚀机理。此外，深入表征了高耐蚀镁锂合金的腐蚀膜结构和形貌特征，为寻求和设计具有高服役安全性的镁锂合金提供了一定的实验支撑。.通过研究和对比挤压态Mg-4Li和Mg-4Li-6Zn-1Y合金的腐蚀行为，发现两种合金均发生了丝状腐蚀。其中，Mg-4Li合金的腐蚀丝较宽且择优沿挤压方向发展。相比而言，Mg-4Li-6Zn-1Y合金的腐蚀丝较细且扩展方向较为随机。此外，碎化准晶颗粒与基体之间存在的电偶腐蚀效应加速了Mg-4Li-6Zn-1Y合金的腐蚀速率。.通过研究和对比铸态（HCP+BCC）结构Mg-7.5Li和Mg-7.5Li-6Zn-1Y合金的腐蚀行为，表明Mg-7.5Li合金的局部腐蚀主要起始于α-Mg/β-Li相界面，继而择优向α-Mg相进行腐蚀扩展。然而，Mg-7.5Li-6Zn-1Y合金中的准晶相附近会择优发生腐蚀。随着腐蚀时间延长，网状准晶/α-Mg共晶包状组织可充当物理屏障，阻碍腐蚀的扩展，从而提高了合金的耐蚀性。经挤压变形后，Mg-7.5Li-6Zn-1Y合金中的准晶相被碎化将难以阻碍腐蚀的发展。同时，碎化的准晶颗粒将充当阴极相，加速了合金基体的阳极溶解，进而降低了合金的耐蚀性。。.挤压态Mg-14Li-6Zn-1Y合金中碎化的阴极准晶相颗粒加速了基体的阳极溶解，显著降低了合金的耐蚀性。然而，Mg-14Li合金却表现出超耐蚀的特性，这主要归因于其表面形成的富含LiOH(·H2O)和Mg(OH)2的腐蚀膜。