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本课题通过对感应熔炼Zn-Al-Mg合金熔炼行为和Zn-Al-Mg合金腐蚀机制的研究,在模拟海水腐蚀实验和电化学实验的基础上,研究Zn-Al-Mg合金的腐蚀过程和阴极保护作用,揭示Zn-Al-Mg合金的腐蚀机理,为Zn-Al-Mg合金冶金的应用提供基础数据支持。通过Zn-Al-Mg合金相图分析,初步确定共晶成分锌铝镁合金及其熔炼工艺参数;采用感应熔炼法制备一系列不同成分锌合金试样;通过X射线衍射仪(XRD)分析熔炼锌合金试样的物相,采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等表征方法观察和分析其微观组织。通过在3.5%Na Cl溶液中的全浸腐蚀实验,分析计算不同成分锌合金自腐蚀速率,用X射线衍射仪分析腐蚀产物,采用扫描电镜观察分析锌合金试样在3.5%Na Cl溶液中腐蚀后的形貌以及微区成分;通过电化学实验研究锌合金试样在3.5%Na Cl溶液中的极化曲线、自腐蚀电流、自腐蚀电位和交流阻抗图谱,探讨锌合金的腐蚀性能及其腐蚀机理。通过锌铝镁合金在3.5%Na Cl溶液中的牺牲阳极法的阴极保护实验,分析其阴极保护工作电位、阴极保护工作电流、阴极保护电容量和阴极保护电流效率,探讨锌铝镁合金作为牺牲阳极材料的阴极保护效果。研究结果表明:采用Zn、5083铝合金、AZ31B镁合金,在熔炼温度为700℃,最佳浇铸温度为550℃时Al、Mg元素的烧损率为3%和12%,熔炼获得共晶合金Zn-6.02Al-3.1Mg和Zn-10.98Al-2.94Mg。这两种合金由枝晶状富Zn或Mg的Al固溶体组织、块状富Al或Mg的Zn固溶体组织、网状Zn/Al/Mg Zn2三元共晶组织组成。Zn-6.02Al-3.1Mg合金在3.5%Na Cl溶液的自腐蚀速率为0.0287 mg/m2.h,约为纯Zn的1/8;阳极极化曲线钝化现象轻微,自腐蚀电位为-1.25 V,自腐蚀电流密度为1.31 m A/cm2,交流阻抗值为13500Ω.cm2。与Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg合金相比,Zn-6.02Al-3.1Mg具有自腐蚀速率低、自腐蚀电位负、自腐蚀电流密度小、阳极钝化轻微等优点。Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg和Zn-6.02Al-3.1Mg作为阳极,在3.5%Na Cl溶液中进行阴极保护实验结果表明,Zn、Zn-5.7Al、Zn-10.98Al-2.94Mg的阴极保护电位和保护电流稳定性不高,Zn-6.02Al-3.1Mg合金24小时后的阴极保护电位和保护电流就稳定在-950 m V左右和0.620.66 m A,阴极保护效率最大达到80.43%,在阴极保护过程中作为阳极具有较大和较稳定的电位热力学驱动力、稳定的阴极保护工作电流和较高的阴极保护电流效率。Zn-6.02Al-3.1Mg合金的腐蚀机制是Zn、Mg、Al等氧化反应为主,锌合金表面形成结构致密、粘连性好、导电性低的不溶性胶状物质羟基氯化锌Zn5(OH)8Cl2.H2O腐蚀产物,形貌如蜂巢结构膜,既不抑制阳极氧化反应、也不加速阳极自腐蚀过程,在锌合金表面形成致密的保护膜,对腐蚀介质的传输形成堵塞,有效的阻止腐蚀反应向锌合金内部进行,是一种保护性腐蚀产物。与纯Zn疏松多孔的Zn O和Zn(OH)2等大量针叶状腐蚀产物是有区别的。而Mg的加入促进了Zn(OH)2向Zn5(OH)8Cl2.H2O转变,抑制了Zn(OH)2向Zn O的转变。