通过应力时效策略调控析出行为提升挤压态Mg-9Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr合金的耐腐蚀性能

本文创新性地采用应力时效（CSA）策略调控Mg-9Gd-4Y-1.5Zn-0.5Zr合金的析出相行为，发现压缩应力场可抑制棱柱状β'相（β’）形成，促进高密度基底γ'相（γ’）均匀析出。该相作为牺牲阳极（PD=-19~42 mV）减弱微电偶腐蚀，释放的RE3+离子（如Gd/Y）形成保护性RE2O3氧化膜（PBR>1），使腐蚀速率降至3.35 mm/y，为开发高强耐蚀镁合金提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过氢析出和电化学测试发现，挤压态（AE）、峰时效（PA）和压缩应力时效（CSA）合金的微电偶腐蚀行为差异显著。三种合金的腐蚀速率排序为：CSA合金（3.35 mm/y）< AE合金（4.10 mm/y）< PA合金（6.39 mm/y）。CSA合金的优异耐蚀性源于基底γ'相（γ’）相较于α-Mg基体呈更低电位，在腐蚀过程中作为牺牲阳极优先溶解，同时释放的RE³⁺离子促进保护性RE₂O₃氧化膜形成。

Discussion

实验证实，不同热处理显著改变合金中析出相类型与分布：

1. 1.

   相组成差异：PA合金以棱柱状β'相（β’）和LPSO相为主，而CSA合金抑制β'相并促进基底γ'相（γ’）高密度析出。

2. 2.

   腐蚀机制：γ'相（γ’）与α-Mg基体的电位差（-19~42 mV）逆转传统阴极相（如LPSO相，PD=48~80 mV）的腐蚀促进作用，形成"自保护"效应。

3. 3.

   膜层强化：γ'相溶解释放的RE³⁺离子生成致密RE₂O₃膜（PBR>1），其保护性远超MgO（PBR=0.81）和Mg(OH)₂。

Conclusions

1. 1.

   挤压态合金呈现等轴再结晶组织，含少量未溶块状LPSO相和β相。

2. 2.

   峰时效（PA）促使β'相和LPSO相粗化，加速微电偶腐蚀。

3. 3.

   压缩应力时效（CSA）通过剪切应变降低α-Mg基体层错能，诱导I₂堆垛层错形成，最终实现γ'相均匀析出。

4. 4.

   γ'相/α-Mg的逆向电位差与RE₂O₃膜的协同作用，使CSA合金腐蚀速率降低47.6%。