耐腐蝕鎂合金的成分設計方法研究進展

張 弛，王俊升，2，李 鑫， 田光元，王 碩，蘇 輝

（1.北京理工大學材料學院，北京 100081；2.北京理工大學前沿交叉科學研究院，北京 100081）

鎂合金是工程應用中最輕的結構材料，由于其具有低密度、高比強度、高阻尼能力和易回收等優異的物理和化學性能，已經在航空航天、汽車、電子工業等領域得到了廣泛應用，被認為是“21世紀綠色工程材料”[1–4]。據統計，飛機上使用的鎂合金每減重1 kg，可節省1150美元的燃油消耗[5]。目前，美國的B–52H轟炸機，在起落架機輪、操縱系統等結構上使用鎂合金材料超過900 kg[6]；波音727飛機中包含大約1200個鎂合金零件[3]。但是，鎂的標準電化學勢較低 （– 2.37 V），在航空航天等領域的極端工作環境下具有較差的耐蝕性能，極大地限制其大規模應用[7]。

鎂合金耐腐蝕性差主要是因為合金內分布不均的第二相或雜質顆粒 （Fe，Ni，Cu和Co等）容易引發電偶腐蝕，以及合金表面的保護膜穩定性差[8]。目前，學者們提出了許多提高鎂合金耐腐蝕性能的技術和方法，如表面改性技術，塑性加工變形技術等[7，9]。近年來，元素合金化逐漸成為一種提高鎂合金耐腐蝕性能的有效方法[10]，其主要通過調節合金內第二相的數量、種類和晶粒尺寸大小，以及控制雜質元素的含量來降低微電偶腐蝕發生的可能性，從而提高鎂合金的耐腐蝕性能。本文主要從電化學方面回顧合金元素對鎂合金腐蝕行為的影響，并總結近年來關于鎂合金腐蝕動力學方面的第一性原理模型，期望為新型耐腐蝕鎂合金成分設計提供指導。……