镁合金晶间腐蚀

曾荣昌 山东科技大学

      镁合金不存在晶间腐蚀现象， 早期文献这么认为。但是这种看法一直受到人们的置疑。

 由于2000年以前，镁合金研究的局限，有综述文献认为，“Mg及Mg合金实际上不发生晶间腐蚀，腐蚀不会沿着晶界进入晶粒内部，因为晶界相对于晶粒来说几乎总是阴极。所以，晶粒相对于晶界是阳极，与晶界相邻的区域将遭受腐蚀。但这不是晶间腐蚀(Intergranular corrosion)，而是粒状腐蚀（granular corrosion）。因为腐蚀倾向于集中发生于晶界相邻的区域”[1-2]。

   然而，人们已经在镁合金应力腐蚀过程中观察到晶间应力腐蚀的现象，这表明镁合金发生晶间腐蚀并不是不可能。我们研究发现，镁合金是可能存在类晶间腐蚀的形貌，如挤压镁合金AZ80时效后的腐蚀形貌（图1a-c）。正如前面所述的一样，这种腐蚀形貌深度较浅（如图1d）。当然，在其它文献中也有类似报道，都不大像不锈钢和变形铝合金材料中观察到的那种晶间腐蚀形态。

图1 镁合金AZ80时效处理后在3.5%NaCl溶液中浸泡腐蚀形貌

   这种腐蚀形貌产生的原因还是Mg₁₇Al₁₂（图1白色相）与其周围的基体α-Mg之间形成微电偶腐蚀，基体优先腐蚀。其机理如图2所示[3]。

图2 挤压镁合金AZ80时效组织腐蚀机理

   但典型的晶间腐蚀证据一直还没有找到。直到研究镁合金ZK60汽车保险杠腐蚀时，观察到在挤压方向存在图3所示的沿晶粒间出现珍珠状的点蚀坑（图3f），个别区域甚至出现整颗晶粒脱落的现象（图3g）。从其显微组织（图3b）中发现，细小的第二相（Mg₂Zn相）沿晶界弥散分布。导致产生晶间腐蚀产生的原因应归因于高电位细小的Mg₂Zn相与低电位基体相（α-Mg）形成微电偶腐蚀。这是在镁合金中首次发现典型晶间腐蚀。镁合金晶间腐蚀模型见图4[4]。

自2001年开始，博主一直找寻镁合金晶间腐蚀，直到2006年在德期间开展汽车保险杠腐蚀研究，对四种材质的样品，经过近一个月的扫描观察，终于遇到它，纵有“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”的感觉。2009年交由Kainer教授在新加波国际会议上报道，文章历经5年成稿，最后到2011年才正式发表。其中涉及到晶粒度对镁合金腐蚀行为的反常影响，下期再介绍。

图1 镁合金ZK60显微组织及晶间腐蚀形貌

图4 镁合金ZK60晶间腐蚀模型

[1] 曾荣昌、柯伟、徐永波、韩恩厚、朱自勇. 镁合金的最新发展及应用前景. 金属学报, 40(7), 2001:673-685.  

[2]Rongchang Zeng, Jin Zhang, WeijiuHuang, W. Dietzel, K.U. Kainer, W. Ke. Review of studies on corrosion ofmagnesium alloys.  Trans. Nonferrous Met. Soc. China.16, 2006: S763-S771.

[3]Rongchang ZENG, K.U.Kainer, C. Blawert, W. Dietzel. Corrosion of an extruded magnesium alloy ZK60 component-The role of microstructural features, Journal of Alloys and Compounds,  509 (2011)4462-4469.

[4] R.C. Zeng, W. Ke, E.H. Han.Corrosion of artificial aged magnesium alloy AZ80 in 3.5wt%  NaCl solution. J. Mater. Sci. &Techno.  23(3), 2007:363-368.

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