近期，河海大学吴国松课题组以“Improved barrier effect of hierarchical micro-nano precipitate framework in magnesium-aluminum alloy for corrosion mitigation”为题在腐蚀领域顶刊《Corrosion Science》发表镁合金腐蚀防护新成果。

地球的镁资源非常丰富，而且金属镁密度很小（1.74g/cm3），是结构轻量化的理想用材之一。被誉为“21世纪绿色结构材料”的镁合金是金属镁应用的主要形式，在航空航天、民用建筑、海洋工程、交通运输、国防军工、生物医学、电子产品等领域具有广阔的应用前景。但是，镁的化学性质十分活泼，镁及镁合金在水溶液中较差的耐蚀性能严重制约了其实际应用。

镁合金的第二相对其力学性能有着重要的调控作用，但同时也不可避免地影响着镁合金的耐蚀性能。以常用的镁铝合金为例，其β相（Mg17Al12）在水溶液腐蚀过程中通常扮演着双重角色。一方面，因β相充当着腐蚀原电池的阴极而加速镁基体腐蚀，另一方面，由于β相具有相对较好的耐蚀性，在适当的条件下可以充当镁基体的腐蚀屏障。

为了进一步提高β相的腐蚀屏障效应，吴国松课题组提出“分级结构析出相”的概念，以熔炼的Mg-13Al合金（高铝含量）为研究对象，通过简易时效处理方法，在裁剪铸态合金β相框架的基础上获得了大量的微纳层片状β析出相，进而在镁合金内部成功构成了分级结构微纳β析出相框架（图1）。



图1：镁铝合金中具有分级结构的微纳析出相（扫描电镜图像）

腐蚀测试显示，时效态镁合金初期的耐蚀能力由于较强的微电偶腐蚀效应存在而弱于铸态和固溶态，但随着腐蚀的进行，β相的屏障效应凸显，使得耐蚀能力优于其它两种状态的合金。通过有限元模拟和微观形态观察，推测腐蚀产物膜和分级结构β相构成了类“砖-浆”结构，其“膜-相”协同调控是镁合金耐蚀性较大幅度改善的主因（图2）。



图2：铸态、固溶态和时效态镁铝合金的腐蚀过程示意图


该研究工作以概念发展为驱动，利用常规技术实现了分级结构微纳第二相框架的构筑，在提高力学强度的同时改善了耐蚀性能，为未来高性能镁合金设计提供了更多参考。

课题组孙甲鹏副研究员和吴国松教授为论文共同通讯作者，博士研究生许冰倩完成了论文中重要的实验工作。该研究受到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。 

来源：河海大学欧美同学会

论文网址：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X23002627