激光纹理化AA2024合金：提升耐腐蚀性与超疏水性的简易新方法

为解决HDG(热浸镀锌)超高强马氏体钢中氢渗透与腐蚀行为的关键问题，研究人员通过界面相演化分析揭示了Fe2Al5-xZnx金属间化合物层对氢扩散的抑制作用，并发现镀锌过程引发的贝氏体转变会通过Fe3C/铁素体微电偶加速腐蚀。该研究为高强钢涂层界面设计提供了理论依据。

　　

在汽车和基建领域，热浸镀锌(HDG)钢材因其优异的耐腐蚀性和成本优势被广泛应用。然而随着超高强马氏体钢(UHS-MS)的普及，氢脆和腐蚀诱导的氢析出成为长期耐久性的致命威胁。更棘手的是，传统镀锌工艺中为抑制脆性Fe-Zn金属间化合物而添加的微量铝，会在界面形成神秘的Fe₂Al_5-xZn_x层——这个厚度仅100-150纳米的"纳米卫士"究竟如何影响氢传输？镀锌过程中的瞬态热效应又会对基体产生什么隐秘影响？这些关键问题长期困扰着材料学界。

韩国研究人员在《Surface and Coatings Technology》发表的研究中，通过多尺度表征技术揭开了这一谜团。他们采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)结合能谱(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)解析界面结构，通过电化学极化和氢渗透实验量化性能影响。

微结构表征与界面相演化

研究发现12-13μm锌镀层下的Fe₂Al_5-xZn_x层虽薄却具有显著氢阻挡效应，其晶格畸变和成分异质性创造了氢陷阱位点。更关键的是，镀锌过程中锌浴的潜热释放与金属间化合物层的低导热性共同导致基体表层发生贝氏体转变，意外形成Fe₃C析出相。

氢传输与腐蚀机制

氢渗透测试显示完整镀层样品比裸钢氢扩散系数降低两个数量级，证明锌镀层与金属间化合物的协同屏障作用。但电化学测试却暴露隐患：贝氏体区Fe₃C/铁素体微电偶形成0.5V电位差，引发铁素体选择性溶解，使腐蚀速率反而增加。

这项研究首次定量揭示了HDG超高强钢中界面相的"双刃剑"效应：Fe₂Al_5-xZn_x层虽能阻氢，但工艺热效应诱发的基体相变会削弱耐蚀性。该发现为优化镀锌工艺参数、开发新型界面改性技术提供了关键理论支撑，对延长高强钢构件服役寿命具有重要指导意义。