导　　师： 刘耀辉

学科专业： H0503

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 吉林大学

摘　　要： 本文主要研究铸造AZ91D镁合金在普通电化学腐蚀和微生物腐蚀两种条件下的腐蚀动态力学性能,在系统深入分析AZ91D镁合金在自腐蚀条件下和微电物腐蚀条件下腐蚀剩余强度变化规律的基础上,揭示了镁合金腐蚀动态强度变化机理。大量的实验数据表明,镁合金受到腐蚀后其强度会迅速衰减,曲线拟合结果表明,随着浸泡时间的增加,铸造AZ91D镁合金腐蚀剩余强度遵循负指数变化规律。点蚀的发生是导致其腐蚀后强度处于动态衰减过程中的直接原因,点蚀坑的形核及长大造成了镁合金有效承载面积的下降和局部应力集中的形成,点蚀坑成为腐蚀发生后镁合金断裂过程中主要的裂纹源,是导致AZ91D镁合金最终断裂失效的根本原因。通过ANSYS有限元模拟分析发现,腐蚀内部应力场及应变场强度远高于基体的平均水平。因此,在外加载荷的作用下,蚀坑部位会率先失效。有限元模拟计算结果与实验数据完全吻合,从另一侧面证明了点蚀坑在镁合金腐蚀剩余强度衰减过程中的核心地位。通过对镁合金点蚀的研究,建立了镁合金多晶粒复相电极耦合模型,通过电化学热力学计算进一步建立了镁合金点蚀的热力学基础并揭示了镁合金点蚀形核的机理。通过电场模型的解释可以看出,由于腐蚀不均匀导致氯离子在电场力的作用下定向移动破坏腐蚀膜层是点蚀长大的根本原因。通过5样本最大蚀坑深度统计数据表明,稀土改性AZ91D镁合金最大蚀坑深度在腐蚀初期低于AZ91D镁合金,随着腐蚀的发展,由于稀土元素细化了β相导致其对点蚀的抑制作用降低,使得稀土改性AZ91D镁合金最大蚀坑深度在腐蚀后期高于AZ91D镁合金。AZ91D镁合金腐蚀剩余强度—最大蚀坑深度函数关系表明,腐蚀剩余强度随着最大蚀坑深度的增加呈现出良好的负线性关系。根据镁合金腐蚀剩余强度与最大腐蚀坑深度之间存在函数关系,在脆性材料经典破坏准则的基础上建立了镁合金腐蚀剩余强度评价准则,即,当最大腐蚀坑深度超过工程实际中允许的最大蚀坑深度时,镁合金构件断裂失效,材料发生破坏,式中安全因子可根据实际情况取1.0～2.0之间的数值。为镁合金产品的设计提供理论参考,同时也为正在使用和即将投入使用的镁合金产品提供安全评价依据。SF

关 键 词： 镁合金 稀土改性 腐蚀动态力学性能 腐蚀动态强度 动态评价准则 微生物腐蚀

分 类 号： [TG172]

领　　域： [金属学及工艺] [金属学及工艺]