搅拌摩擦加工对Mg–2Gd–2Yb合金微观组织演变、腐蚀行为及电化学性能的影响

《Scientific Reports》：Development of surface modified Mg-2Gd-2Yb alloy through friction stir processing: corrosion behaviour and short-term anodic performance

　　

摘要

本研究调查了搅拌摩擦加工（FSP）对 Mg–2Gd–2Yb 合金微观组织演变、腐蚀行为和电化学性能的影响，显示其在短时效阴极保护应用中具有进一步评估的潜力。铸态基体（BM）采用两种 FSP 条件进行处理：FSP02（2 道次，33 mm/min，1400 rpm）和 FSP04（4 道次，33 mm/min，1400 rpm）。FSP 显著细化了 BM 的粗晶结构，从约 808 μm 细化至 8–10 μm，产生了均匀且缺陷最小的微观组织。FSP02 表现出最有效的晶粒细化，而 FSP04 由于多道次加工期间的累积热输入显示出轻微的晶粒粗化。透射电子显微镜显示，加工试样中的颗粒分散性得到改善，且颗粒与基体之间存在强烈的相互作用。在恒温（?20 至 80 °C）和热循环条件下评估了腐蚀行为。BM 表现出严重的局部腐蚀，其特征为点蚀、开裂和不稳定的腐蚀产物层。相比之下，由于晶粒细化和元素分布增强，FSP 试样发展出更均匀的腐蚀形貌。在升高温度下，腐蚀机制从氯离子辅助腐蚀转变为富含保护性 MgO/Mg(OH)₂ 的表面层的形成。稀土元素（Gd 和 Yb）促进了表面膜稳定性并减少了氯离子渗透。腐蚀性能随温度变化而变化，其中 BM 在?20 °C 时腐蚀速率最小，而 FSP02 在 0 至 40 °C 之间腐蚀速率最小，FSP04 在 60 和 80 °C 时腐蚀速率最小。然而，发现 FSP02 在电化学极化方面的表现优于 BM，使其成为短时效阴极保护应用的有前景候选材料。