Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為的多維度探究與機(jī)制解析一、引言1.1研究背景與意義在材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，輕量化材料的研發(fā)與應(yīng)用一直是重要的研究方向。鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽能力強(qiáng)以及易回收等一系列優(yōu)異特性，在航空航天、汽車制造、電子設(shè)備等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。在航空航天領(lǐng)域，減輕飛行器結(jié)構(gòu)重量對(duì)于提高其載荷能力、燃油效率以及飛行性能至關(guān)重要，鎂合金的輕質(zhì)高強(qiáng)特性使其成為制造飛機(jī)、火箭等飛行器結(jié)構(gòu)件的理想材料；在汽車制造領(lǐng)域，使用鎂合金制造車身、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等，不僅能顯著降低汽車重量，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，還能提升汽車的操控性能和安全性能；在電子設(shè)備領(lǐng)域，鎂合金良好的散熱性能和機(jī)械加工性能使其廣泛應(yīng)用于制造電子產(chǎn)品的外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，有效提升產(chǎn)品的散熱效率和外觀質(zhì)感。Mg-Zn-Er合金作為一種新型鎂合金，由于Zn和Er元素的加入，進(jìn)一步優(yōu)化了合金的性能。Zn元素能夠通過固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化作用提高鎂合金的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)在一定程度上改善其耐蝕性；Er作為稀土元素，不僅可以細(xì)化合金晶粒，提高合金的強(qiáng)度和韌性，還能促進(jìn)合金表面形成致密的氧化膜，從而顯著提高合金的耐蝕性。通過合理調(diào)控Zn和Er元素的含量以及合金的制備工藝，可以獲得具有優(yōu)異綜合性能的Mg-Zn-Er合金板材，使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用中更具競(jìng)爭(zhēng)力。然而，與其他鎂合金一樣，Mg-Zn-Er合金板材在實(shí)際使用過程中也面臨著嚴(yán)重的腐蝕問題。鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低（-2.37V，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極），化學(xué)性質(zhì)活潑，在大多數(shù)環(huán)境介質(zhì)中容易發(fā)生腐蝕反應(yīng)。腐蝕不僅會(huì)導(dǎo)致Mg-Zn-Er合金板材的表面質(zhì)量下降，使其外觀受損，還會(huì)降低其力學(xué)性能，如強(qiáng)度、韌性等，嚴(yán)重影響其使用壽命和服役安全性。在航空航天領(lǐng)域，若Mg-Zn-Er合金結(jié)構(gòu)件發(fā)生腐蝕，可能導(dǎo)致飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，引發(fā)飛行事故；在汽車制造領(lǐng)域，合金的腐蝕會(huì)加速汽車零部件的損壞，增加維修成本，甚至影響行車安全；在電子設(shè)備領(lǐng)域，腐蝕可能破壞電子設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路連接，導(dǎo)致設(shè)備故障，影響其正常使用。此外，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕還會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)千億美元，其中鎂合金的腐蝕損失也占有相當(dāng)比例。為了防止Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕，通常需要采取各種防護(hù)措施，如表面涂層、電鍍、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理等，這些防護(hù)措施不僅增加了生產(chǎn)成本，還可能對(duì)環(huán)境造成一定的影響。因此，深入研究Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為，揭示其腐蝕機(jī)理，對(duì)于開發(fā)有效的腐蝕防護(hù)策略，提高合金的耐蝕性，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過研究Mg-Zn-Er合金板材在不同環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕行為，可以為其在特定服役環(huán)境下的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)合金成分設(shè)計(jì)和制備工藝的優(yōu)化，從而提高合金的綜合性能和可靠性；開發(fā)新型、高效、環(huán)保的腐蝕防護(hù)技術(shù)，不僅可以延長(zhǎng)Mg-Zn-Er合金板材的使用壽命，降低維護(hù)成本，還能推動(dòng)鎂合金材料在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在過去的幾十年里，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鎂合金的腐蝕行為進(jìn)行了廣泛而深入的研究，其中Mg-Zn-Er合金板材作為一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型鎂合金材料，也逐漸受到了關(guān)注。國(guó)外在Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為研究方面起步較早，取得了一系列有價(jià)值的成果。[國(guó)外某研究團(tuán)隊(duì)]通過電化學(xué)測(cè)試和微觀結(jié)構(gòu)分析，研究了不同Zn含量對(duì)Mg-Zn-Er合金板材在模擬海洋環(huán)境中腐蝕行為的影響，發(fā)現(xiàn)隨著Zn含量的增加，合金的腐蝕電位先正移后負(fù)移，當(dāng)Zn含量在一定范圍內(nèi)時(shí)，合金表面能形成較為致密的腐蝕產(chǎn)物膜，有效阻礙了腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵蝕，從而提高了合金的耐蝕性；然而，當(dāng)Zn含量過高時(shí)，合金中會(huì)出現(xiàn)較多的第二相，這些第二相與基體之間形成微電偶腐蝕，反而加速了合金的腐蝕。[另一國(guó)外研究小組]則重點(diǎn)研究了Er元素對(duì)Mg-Zn-Er合金板材腐蝕性能的影響機(jī)制，利用高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）和X射線光電子能譜（XPS）等先進(jìn)技術(shù)手段，觀察到Er的加入能夠細(xì)化合金晶粒，同時(shí)在合金表面形成富含Er的氧化物保護(hù)膜，該保護(hù)膜具有良好的穩(wěn)定性和致密性，能夠有效阻擋Cl-等腐蝕性離子的穿透，顯著提高了合金的耐腐蝕性能。此外，國(guó)外還開展了關(guān)于Mg-Zn-Er合金板材在不同環(huán)境溫度、濕度以及應(yīng)力作用下的腐蝕行為研究，為合金在復(fù)雜服役環(huán)境下的應(yīng)用提供了重要參考依據(jù)。國(guó)內(nèi)對(duì)于Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為的研究也在不斷深入，并取得了一定的進(jìn)展。[國(guó)內(nèi)某科研團(tuán)隊(duì)]采用浸泡試驗(yàn)、動(dòng)電位極化曲線和交流阻抗譜等方法，系統(tǒng)研究了Mg-Zn-Er合金板材在不同濃度NaCl溶液中的腐蝕行為，結(jié)果表明，隨著NaCl溶液濃度的增加，合金的腐蝕速率逐漸增大，腐蝕形式也由均勻腐蝕逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)蝕；通過掃描電子顯微鏡（SEM）和能譜分析（EDS）對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物主要由Mg(OH)2、Zn(OH)2和Er2O3等組成，這些腐蝕產(chǎn)物在一定程度上能夠減緩腐蝕的進(jìn)行，但由于其結(jié)構(gòu)較為疏松，無(wú)法完全阻止腐蝕的發(fā)生。[另一國(guó)內(nèi)研究小組]則從合金微觀組織與腐蝕性能的關(guān)系角度出發(fā)，研究了不同加工工藝對(duì)Mg-Zn-Er合金板材微觀組織和腐蝕行為的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱擠壓和軋制等加工工藝處理后，合金的晶粒得到細(xì)化，晶界數(shù)量增加，從而提高了合金的耐蝕性；進(jìn)一步分析認(rèn)為，加工工藝的改變不僅影響了合金的微觀組織，還改變了合金中第二相的分布和形態(tài)，進(jìn)而對(duì)合金的腐蝕行為產(chǎn)生影響。此外，國(guó)內(nèi)學(xué)者還在探索通過表面處理技術(shù)來提高M(jìn)g-Zn-Er合金板材的耐蝕性，如采用微弧氧化、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等方法在合金表面制備防護(hù)涂層，取得了較好的效果。盡管國(guó)內(nèi)外在Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為研究方面已經(jīng)取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處，有待進(jìn)一步深入研究。目前對(duì)于Mg-Zn-Er合金板材在復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕行為研究還不夠全面，尤其是在多種腐蝕因素協(xié)同作用下的腐蝕機(jī)理尚不完全清楚；對(duì)于合金中Zn、Er元素之間的交互作用及其對(duì)合金腐蝕性能的影響研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；現(xiàn)有的腐蝕防護(hù)技術(shù)在提高M(jìn)g-Zn-Er合金板材耐蝕性的同時(shí)，可能會(huì)對(duì)合金的其他性能產(chǎn)生一定的影響，如何在保證合金耐蝕性的前提下，兼顧其力學(xué)性能、加工性能等，也是需要進(jìn)一步解決的問題。針對(duì)以上不足，未來的研究可以從以下幾個(gè)方向展開：運(yùn)用多尺度實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論計(jì)算方法，深入研究Mg-Zn-Er合金板材在復(fù)雜環(huán)境中的腐蝕機(jī)理，揭示多種腐蝕因素協(xié)同作用下的腐蝕過程和微觀機(jī)制；通過設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)研究Zn、Er元素之間的交互作用對(duì)合金微觀組織和腐蝕性能的影響規(guī)律，建立相關(guān)的理論模型，為合金成分優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)；開發(fā)新型、高效、環(huán)保的腐蝕防護(hù)技術(shù)，探索將多種防護(hù)技術(shù)復(fù)合應(yīng)用的可能性，實(shí)現(xiàn)對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的全方位腐蝕防護(hù)，同時(shí)深入研究防護(hù)技術(shù)對(duì)合金其他性能的影響機(jī)制，實(shí)現(xiàn)合金性能的綜合優(yōu)化。1.3研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究將圍繞Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為展開多方面深入探究，具體內(nèi)容如下：Mg-Zn-Er合金板材微觀組織與腐蝕行為的關(guān)聯(lián)研究：運(yùn)用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及電子背散射衍射（EBSD）等微觀分析技術(shù)，細(xì)致觀察不同成分和加工工藝制備的Mg-Zn-Er合金板材的微觀組織特征，包括晶粒尺寸、形狀、取向分布，第二相的種類、數(shù)量、尺寸、分布以及與基體的界面結(jié)合情況等。通過電化學(xué)測(cè)試（如動(dòng)電位極化曲線、交流阻抗譜等）和浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究微觀組織對(duì)合金板材腐蝕電位、腐蝕電流密度、極化電阻、腐蝕速率以及腐蝕形態(tài)等腐蝕行為參數(shù)的影響規(guī)律。建立微觀組織與腐蝕行為之間的定量關(guān)系模型，深入揭示微觀組織因素（如晶界、第二相）在合金腐蝕過程中的作用機(jī)制，例如晶界處的原子排列不規(guī)則性如何影響腐蝕的起始和傳播，第二相作為微電池的電極如何引發(fā)電偶腐蝕等。環(huán)境因素對(duì)Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為的影響機(jī)制研究：模擬多種實(shí)際服役環(huán)境，如不同pH值的酸性、中性和堿性溶液，含不同濃度Cl-、SO42-等腐蝕性離子的溶液，以及不同溫度、濕度條件下的大氣環(huán)境等，研究Mg-Zn-Er合金板材在這些環(huán)境中的腐蝕行為。采用電化學(xué)噪聲測(cè)試、線性極化電阻測(cè)試等方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)合金在不同環(huán)境中的腐蝕過程，結(jié)合X射線光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）等表面分析技術(shù)，分析腐蝕產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，明確環(huán)境因素（如溶液酸堿度、腐蝕性離子濃度、溫度、濕度等）對(duì)合金腐蝕熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律。探究多種環(huán)境因素協(xié)同作用下合金的腐蝕行為，建立環(huán)境因素與腐蝕行為之間的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)合金在復(fù)雜環(huán)境中的腐蝕壽命。Mg-Zn-Er合金板材腐蝕類型及機(jī)理研究：綜合運(yùn)用宏觀腐蝕形貌觀察、微觀組織分析、電化學(xué)測(cè)試以及表面和界面分析技術(shù)，全面識(shí)別Mg-Zn-Er合金板材在不同環(huán)境下可能發(fā)生的腐蝕類型，如均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等，并詳細(xì)分析每種腐蝕類型的特征和發(fā)生條件。深入研究各種腐蝕類型的機(jī)理，例如點(diǎn)蝕的形核與生長(zhǎng)機(jī)制，晶間腐蝕中晶界處的化學(xué)成分偏析和電化學(xué)不均勻性如何導(dǎo)致腐蝕優(yōu)先發(fā)生，應(yīng)力腐蝕開裂過程中應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的交互作用機(jī)制等。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，建立完善的Mg-Zn-Er合金板材腐蝕機(jī)理模型，為制定有效的腐蝕防護(hù)策略提供理論依據(jù)。腐蝕防護(hù)策略對(duì)Mg-Zn-Er合金板材性能的影響研究：針對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕問題，選取多種常用的腐蝕防護(hù)策略，如表面涂層（有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層）、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜（鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜、磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜、稀土轉(zhuǎn)化膜等）、陽(yáng)極氧化處理以及合金化改性等，研究這些防護(hù)策略對(duì)合金板材耐蝕性能的提升效果。采用鹽霧試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試等方法評(píng)估防護(hù)后合金的耐腐蝕性能，結(jié)合拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、硬度測(cè)試等力學(xué)性能測(cè)試方法，研究防護(hù)策略對(duì)合金力學(xué)性能的影響，分析防護(hù)層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度、防護(hù)層的致密性和穩(wěn)定性等因素對(duì)合金綜合性能的影響機(jī)制。通過對(duì)比不同防護(hù)策略的優(yōu)缺點(diǎn)，篩選出適合Mg-Zn-Er合金板材的高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的腐蝕防護(hù)方案，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)本研究在Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為研究方面具有以下創(chuàng)新之處：多尺度微觀組織與腐蝕行為關(guān)聯(lián)研究：首次采用多尺度微觀分析技術(shù)，從宏觀組織到微觀晶體結(jié)構(gòu)，全面系統(tǒng)地研究Mg-Zn-Er合金板材微觀組織與腐蝕行為之間的關(guān)系。不僅關(guān)注傳統(tǒng)的晶粒尺寸、第二相分布等因素，還深入研究晶體取向、晶界特征以及第二相與基體的界面原子結(jié)構(gòu)等微觀尺度因素對(duì)腐蝕行為的影響，建立更加全面和精確的微觀組織-腐蝕行為定量關(guān)系模型，為合金成分設(shè)計(jì)和加工工藝優(yōu)化提供更深入的理論指導(dǎo)。復(fù)雜環(huán)境下的腐蝕行為研究：綜合考慮多種實(shí)際服役環(huán)境因素的協(xié)同作用，開展Mg-Zn-Er合金板材在復(fù)雜環(huán)境中的腐蝕行為研究。通過設(shè)計(jì)模擬多種環(huán)境因素耦合的實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用先進(jìn)的原位監(jiān)測(cè)技術(shù)和表面分析手段，深入揭示復(fù)雜環(huán)境下合金的腐蝕機(jī)理，建立考慮多種環(huán)境因素的腐蝕預(yù)測(cè)模型，填補(bǔ)該領(lǐng)域在復(fù)雜環(huán)境腐蝕研究方面的不足，為合金在實(shí)際復(fù)雜工況下的應(yīng)用提供更可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。腐蝕類型綜合研究與機(jī)理模型構(gòu)建：對(duì)Mg-Zn-Er合金板材可能發(fā)生的多種腐蝕類型進(jìn)行全面系統(tǒng)的綜合研究，不僅分別研究每種腐蝕類型的特征和機(jī)理，還深入探討不同腐蝕類型之間的相互轉(zhuǎn)化和促進(jìn)關(guān)系。通過多學(xué)科交叉的研究方法，結(jié)合材料科學(xué)、電化學(xué)、力學(xué)等理論知識(shí)，構(gòu)建涵蓋多種腐蝕類型的統(tǒng)一腐蝕機(jī)理模型，為全面理解合金的腐蝕行為和制定有效的腐蝕防護(hù)策略提供全新的視角和理論框架。腐蝕防護(hù)策略的綜合評(píng)估與優(yōu)化：在研究多種腐蝕防護(hù)策略對(duì)Mg-Zn-Er合金板材性能影響時(shí)，不僅關(guān)注耐蝕性能的提升，還綜合考慮防護(hù)策略對(duì)合金力學(xué)性能、加工性能、成本以及環(huán)境友好性等多方面的影響。通過建立綜合評(píng)估體系，對(duì)不同防護(hù)策略進(jìn)行全面、客觀的評(píng)價(jià)和比較，篩選出最優(yōu)的防護(hù)方案，并通過優(yōu)化防護(hù)工藝參數(shù)和復(fù)合防護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)合金板材的全方位腐蝕防護(hù)和性能綜合優(yōu)化，為合金的實(shí)際應(yīng)用提供具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的腐蝕防護(hù)解決方案。二、Mg-Zn-Er合金板材概述2.1合金成分與特性Mg-Zn-Er合金主要由鎂（Mg）、鋅（Zn）和鉺（Er）三種元素組成，各元素的含量配比會(huì)對(duì)合金的性能產(chǎn)生顯著影響。在Mg-Zn-Er合金中，鎂作為基體，為合金提供了低密度、較高的比強(qiáng)度和比剛度等基本特性。通常，鎂的含量在合金中占據(jù)主導(dǎo)地位，一般可達(dá)到90wt.%以上。鋅是一種重要的合金化元素，在Mg-Zn-Er合金中，其含量通常在1wt.%-10wt.%之間。鋅在合金中主要通過固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化機(jī)制來提高合金的強(qiáng)度和硬度。當(dāng)鋅原子固溶到鎂基體中時(shí)，由于鋅原子半徑與鎂原子半徑存在差異，會(huì)引起晶格畸變，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，從而提高合金的強(qiáng)度，此為固溶強(qiáng)化。在時(shí)效過程中，鋅原子會(huì)從過飽和固溶體中析出，形成彌散分布的第二相粒子，這些粒子能夠阻礙位錯(cuò)的滑移，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度和硬度，即時(shí)效強(qiáng)化。此外，適量的鋅還可以在一定程度上改善合金的耐蝕性，這是因?yàn)殇\的加入可以促進(jìn)合金表面形成更致密的腐蝕產(chǎn)物膜，從而阻擋腐蝕介質(zhì)與基體的進(jìn)一步接觸。然而，當(dāng)鋅含量過高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致合金中形成過多的第二相，這些第二相在合金中分布不均勻，容易與基體形成微電偶腐蝕電池，加速合金的腐蝕，同時(shí)也會(huì)降低合金的塑性和韌性。鉺作為稀土元素，在Mg-Zn-Er合金中的含量一般在0.1wt.%-5wt.%之間。鉺對(duì)合金性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是細(xì)化晶粒，鉺原子在合金凝固過程中可以作為異質(zhì)形核核心，增加形核率，抑制晶粒的長(zhǎng)大，從而使合金的晶粒得到細(xì)化。細(xì)晶強(qiáng)化作用不僅可以提高合金的強(qiáng)度和硬度，還能顯著改善合金的韌性和塑性。這是因?yàn)榧?xì)晶粒合金中晶界面積增大，晶界對(duì)裂紋的擴(kuò)展具有阻礙作用，使得裂紋在擴(kuò)展過程中需要消耗更多的能量，從而提高了合金的韌性。二是提高合金的耐蝕性，鉺能夠促進(jìn)合金表面形成富含鉺的氧化物保護(hù)膜，該保護(hù)膜具有良好的穩(wěn)定性和致密性。以在含Cl-的腐蝕介質(zhì)中為例，這種保護(hù)膜能夠有效阻擋Cl-等腐蝕性離子的穿透，減緩腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高合金的耐腐蝕性能。三是促進(jìn)合金中形成特殊的相結(jié)構(gòu)，如準(zhǔn)晶相。當(dāng)合金中Zn/Er比例適當(dāng)時(shí)，會(huì)析出準(zhǔn)晶i相（Mg3Zn6Er1），準(zhǔn)晶相的存在可以改善合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐蝕性。例如，準(zhǔn)晶相可以阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高合金的強(qiáng)度；同時(shí)，其特殊的原子排列方式也有助于增強(qiáng)合金表面保護(hù)膜的穩(wěn)定性，提高耐蝕性。2.2板材制備工藝Mg-Zn-Er合金板材的制備是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的過程，其工藝步驟包括熔煉、鑄造、均勻化處理、軋制等多個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)板材的微觀結(jié)構(gòu)和性能有著重要影響。熔煉與鑄造：在熔煉階段，通常選用純度較高的鎂錠、鋅錠以及Mg-Er中間合金作為原料，按照預(yù)定的成分比例進(jìn)行配料。為防止熔煉過程中鎂液的氧化和燃燒，需要在保護(hù)性氣體（如體積比為19:1的N?和SF?混合氣體）氛圍下進(jìn)行熔煉。將原料放入清潔的鑄鐵坩堝中，先將裝有純鎂的坩堝放入電阻爐爐膛，在150-300℃預(yù)熱10-20min以除去坩堝中的水分，然后升溫至700-730℃使純鎂完全熔化，待熔體溫度達(dá)到720-730℃后，將溫度調(diào)至730-750℃，加入預(yù)熱好的鋅錠，保溫靜置10-15min，再加入預(yù)熱好的Mg-Er中間合金，繼續(xù)保溫靜置10-15min，之后進(jìn)行攪拌1-3min，以確保合金成分均勻。熔煉過程中，合金元素的充分溶解和均勻分布對(duì)板材性能至關(guān)重要。若合金元素溶解不充分，會(huì)導(dǎo)致板材成分不均勻，在后續(xù)加工和使用過程中，可能出現(xiàn)局部性能差異，影響板材的整體質(zhì)量。例如，若鋅元素溶解不均勻，會(huì)使板材不同部位的固溶強(qiáng)化效果不同，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度分布不均。熔煉完成后進(jìn)行鑄造，將溫度調(diào)節(jié)至710-730℃，撈出熔液表面的浮渣，然后將熔體澆鑄到預(yù)先準(zhǔn)備好的金屬模具中，在與熔煉相同的保護(hù)氣氛下進(jìn)行澆鑄，待其凝固后自然冷卻得到鑄錠。鑄造過程中，冷卻速度是影響鑄錠微觀組織的關(guān)鍵因素。較快的冷卻速度可以細(xì)化晶粒，提高鑄錠的強(qiáng)度和韌性。這是因?yàn)榭焖倮鋮s時(shí)，原子擴(kuò)散速度減慢，晶核形成后來不及長(zhǎng)大，從而使晶粒細(xì)化。相反，冷卻速度過慢，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，降低鑄錠的力學(xué)性能。同時(shí)，鑄錠的質(zhì)量也會(huì)影響后續(xù)的加工性能和板材質(zhì)量，若鑄錠存在氣孔、縮松等缺陷，在軋制過程中可能會(huì)引發(fā)裂紋等問題，降低板材的成品率。熔煉完成后進(jìn)行鑄造，將溫度調(diào)節(jié)至710-730℃，撈出熔液表面的浮渣，然后將熔體澆鑄到預(yù)先準(zhǔn)備好的金屬模具中，在與熔煉相同的保護(hù)氣氛下進(jìn)行澆鑄，待其凝固后自然冷卻得到鑄錠。鑄造過程中，冷卻速度是影響鑄錠微觀組織的關(guān)鍵因素。較快的冷卻速度可以細(xì)化晶粒，提高鑄錠的強(qiáng)度和韌性。這是因?yàn)榭焖倮鋮s時(shí)，原子擴(kuò)散速度減慢，晶核形成后來不及長(zhǎng)大，從而使晶粒細(xì)化。相反，冷卻速度過慢，會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，降低鑄錠的力學(xué)性能。同時(shí)，鑄錠的質(zhì)量也會(huì)影響后續(xù)的加工性能和板材質(zhì)量，若鑄錠存在氣孔、縮松等缺陷，在軋制過程中可能會(huì)引發(fā)裂紋等問題，降低板材的成品率。均勻化處理：鑄錠在進(jìn)行軋制之前，通常需要進(jìn)行均勻化處理。這是因?yàn)殍T錠在凝固過程中會(huì)產(chǎn)生成分偏析，導(dǎo)致內(nèi)部組織和成分不均勻。均勻化處理一般在高溫下進(jìn)行，將鑄錠加熱到一定溫度（如350-450℃），并保溫一段時(shí)間（如10-20h）。在這個(gè)過程中，原子通過擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，使合金成分趨于均勻，消除成分偏析。例如，對(duì)于Mg-Zn-Er合金鑄錠，均勻化處理可以使Zn、Er等元素在鎂基體中更加均勻地分布，減少局部成分差異。均勻化處理不僅能改善合金的成分均勻性，還能使鑄錠的組織更加穩(wěn)定，提高其塑性，為后續(xù)的軋制加工提供良好的條件。經(jīng)過均勻化處理的鑄錠，在軋制時(shí)可以更好地承受變形，減少裂紋等缺陷的產(chǎn)生。軋制：軋制是制備Mg-Zn-Er合金板材的關(guān)鍵工序，通常包括熱軋和冷軋兩個(gè)階段。熱軋：熱軋?jiān)诟哂诤辖鹪俳Y(jié)晶溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般溫度控制在300-400℃。熱軋過程中，合金發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，能夠細(xì)化組織。這是因?yàn)樵诟邷睾屯饬ψ饔孟?，合金中的位錯(cuò)大量增殖并相互作用，形成亞晶界，隨著變形的繼續(xù)，亞晶界逐漸演變?yōu)榇蠼嵌染Ы?，從而?shí)現(xiàn)晶粒的細(xì)化。同時(shí)，熱軋得到的板材孿晶較少，綜合力學(xué)性能較好。在熱軋過程中，軋制溫度、變形量、軋制速度等工藝參數(shù)對(duì)板材的微觀結(jié)構(gòu)和性能有顯著影響。若軋制溫度過高，可能導(dǎo)致板材表面嚴(yán)重氧化，損害表面質(zhì)量，還可能發(fā)生二次再結(jié)晶使晶粒長(zhǎng)大，降低板材的強(qiáng)度和韌性；若軋制溫度過低，合金塑性差，變形困難，容易出現(xiàn)邊裂和內(nèi)部不均勻變形等問題。變形量的大小也會(huì)影響板材的組織和性能，適當(dāng)?shù)淖冃瘟靠梢允咕Я３浞旨?xì)化，提高板材的強(qiáng)度；但變形量過大，可能導(dǎo)致加工硬化嚴(yán)重，增加后續(xù)加工難度。軋制速度則會(huì)影響軋制過程中的熱量傳遞和變形均勻性，速度過快可能導(dǎo)致板材溫度下降過快，變形不均勻，速度過慢則會(huì)影響生產(chǎn)效率。冷軋：冷軋一般在室溫下進(jìn)行，其主要目的是進(jìn)一步提高板材的尺寸精度和表面質(zhì)量，同時(shí)通過加工硬化提高板材的強(qiáng)度。在冷軋過程中，由于位錯(cuò)的大量增殖和堆積，板材的硬度和強(qiáng)度增加，塑性降低。為了避免板材在冷軋過程中出現(xiàn)裂紋等缺陷，通常需要進(jìn)行多道次冷軋，并在道次間進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚?。退火可以消除加工硬化，恢?fù)板材的塑性，使板材能夠繼續(xù)承受后續(xù)的冷軋變形。冷軋過程中的軋制工藝參數(shù)同樣需要嚴(yán)格控制，如軋制力、軋制速度、道次壓下量等。軋制力過大可能導(dǎo)致板材表面出現(xiàn)劃痕、破裂等缺陷，軋制力過小則無(wú)法達(dá)到預(yù)期的加工硬化效果。道次壓下量的選擇要綜合考慮板材的塑性和加工硬化程度，過大的道次壓下量可能使板材因變形過大而產(chǎn)生裂紋，過小的道次壓下量則會(huì)增加軋制道次，降低生產(chǎn)效率。三、Mg-Zn-Er合金板材腐蝕行為研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3.1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備本實(shí)驗(yàn)選用的Mg-Zn-Er合金板材由[具體生產(chǎn)廠家]提供，該廠家在鎂合金材料生產(chǎn)領(lǐng)域具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，其生產(chǎn)的Mg-Zn-Er合金板材質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠。板材的名義成分為Mg-3Zn-1Er（wt.%），尺寸規(guī)格為長(zhǎng)200mm×寬100mm×厚3mm。這種成分的合金在前期研究中表現(xiàn)出較好的綜合性能，具有一定的研究?jī)r(jià)值。在對(duì)合金板材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，需要對(duì)其進(jìn)行一系列預(yù)處理操作，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。首先是切割，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，使用線切割機(jī)床將合金板材切割成尺寸為20mm×20mm×3mm的小塊試樣。在切割過程中，線切割機(jī)床的參數(shù)設(shè)置至關(guān)重要，如切割速度、放電電流等，需嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行設(shè)置，以保證切割表面的平整度和精度，避免因切割不當(dāng)導(dǎo)致試樣表面產(chǎn)生裂紋、燒傷等缺陷，影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，切割速度過快可能會(huì)使切割表面溫度過高，導(dǎo)致材料組織發(fā)生變化；放電電流過大則可能造成切割表面粗糙，增加后續(xù)打磨的難度。切割完成后進(jìn)行打磨，采用不同粒度的砂紙對(duì)試樣表面進(jìn)行打磨，依次使用80#、180#、320#、600#、800#和1200#砂紙。打磨過程中，需注意保持打磨方向的一致性，施加的壓力要均勻適中，以確保試樣表面平整光滑，去除切割過程中產(chǎn)生的表面損傷層。每更換一次砂紙，都要將試樣清洗干凈，避免前一道砂紙留下的磨屑對(duì)后續(xù)打磨造成影響。例如，若80#砂紙留下的粗顆粒磨屑未清洗干凈，在使用180#砂紙打磨時(shí)，這些粗顆?？赡軙?huì)嵌入試樣表面，導(dǎo)致表面出現(xiàn)劃痕，影響表面質(zhì)量。打磨的目的是為了消除試樣表面的加工痕跡和氧化膜，使試樣表面狀態(tài)一致，為后續(xù)的腐蝕實(shí)驗(yàn)提供良好的表面條件。打磨完成后進(jìn)行清洗，將打磨后的試樣依次用丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水超聲清洗10min。丙酮具有良好的溶解性，能夠有效去除試樣表面的油污和有機(jī)物；無(wú)水乙醇可以進(jìn)一步清洗掉試樣表面殘留的丙酮和其他雜質(zhì)；去離子水則用于沖洗掉試樣表面殘留的乙醇和微小顆粒雜質(zhì)。超聲清洗的作用是利用超聲波的空化效應(yīng)，增強(qiáng)清洗效果，使清洗更加徹底。清洗后的試樣用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干，然后放置在干燥器中備用，防止試樣在保存過程中再次被污染或發(fā)生氧化。3.2腐蝕測(cè)試方法失重法：失重法是一種經(jīng)典且常用的測(cè)定金屬腐蝕速率的方法，它通過精確測(cè)量金屬試樣在腐蝕前后的質(zhì)量變化，來計(jì)算腐蝕速率，具有結(jié)果直觀、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中，將預(yù)處理后的Mg-Zn-Er合金板材試樣用精度為0.1mg的分析天平準(zhǔn)確稱重，記錄初始質(zhì)量m?。隨后，將試樣完全浸沒于盛有500mL3.5%NaCl溶液的玻璃燒杯中，溶液溫度控制在25±1℃，以模擬海洋環(huán)境中的腐蝕情況。NaCl溶液作為一種常見的腐蝕介質(zhì)，其中的Cl?具有很強(qiáng)的腐蝕性，能夠加速合金的腐蝕過程，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果在較短時(shí)間內(nèi)得以顯現(xiàn)。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下設(shè)置3個(gè)平行試樣。在浸泡過程中，定期（每隔24h）取出試樣，先用去離子水沖洗表面殘留的腐蝕介質(zhì)，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的HCl溶液清洗，以去除表面疏松的腐蝕產(chǎn)物。這是因?yàn)镠Cl溶液能夠與腐蝕產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其溶解去除，而對(duì)合金基體的影響較小。接著，用無(wú)水乙醇沖洗試樣，以去除表面殘留的水分和HCl，防止殘留物質(zhì)對(duì)后續(xù)稱重產(chǎn)生干擾。最后，用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹干，再次用分析天平稱重，記錄質(zhì)量m?。根據(jù)公式v=\frac{m?-m?}{St}計(jì)算腐蝕速率，其中v為腐蝕速率（g/(m2?h)），S為試樣暴露在腐蝕環(huán)境中的表面積（m2），t為腐蝕時(shí)間（h）。通過計(jì)算不同浸泡時(shí)間下的腐蝕速率，可以繪制出腐蝕速率隨時(shí)間的變化曲線，從而直觀地了解合金板材在該腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為隨時(shí)間的演變規(guī)律。析氫法：析氫法是基于鎂合金在腐蝕過程中會(huì)發(fā)生析氫反應(yīng)這一原理來測(cè)定腐蝕速率的方法，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)腐蝕過程中的析氫量，從而反映出腐蝕反應(yīng)的劇烈程度。在本實(shí)驗(yàn)中，采用排水集氣法收集和測(cè)量析氫量。實(shí)驗(yàn)裝置主要由反應(yīng)容器、集氣瓶、導(dǎo)氣管和水準(zhǔn)瓶等組成。將預(yù)處理后的Mg-Zn-Er合金板材試樣放入裝有500mL3.5%NaCl溶液的反應(yīng)容器中，反應(yīng)容器與集氣瓶通過導(dǎo)氣管相連，集氣瓶中預(yù)先裝滿水，水準(zhǔn)瓶用于調(diào)節(jié)集氣瓶?jī)?nèi)的水壓，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)過程中，由于鎂合金與NaCl溶液發(fā)生腐蝕反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生氫氣，氫氣通過導(dǎo)氣管進(jìn)入集氣瓶，將集氣瓶中的水排出。每隔一定時(shí)間（如1h），記錄集氣瓶中排出水的體積V，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程n=\frac{PV}{RT}（其中n為氫氣的物質(zhì)的量，P為大氣壓強(qiáng)，V為氫氣的體積，R為氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度），計(jì)算出氫氣的物質(zhì)的量。由于鎂合金腐蝕產(chǎn)生氫氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為Mg+2H?O\longrightarrowMg(OH)?+H?↑，根據(jù)化學(xué)計(jì)量關(guān)系，1mol鎂腐蝕會(huì)產(chǎn)生1mol氫氣，從而可以根據(jù)氫氣的物質(zhì)的量計(jì)算出參與反應(yīng)的鎂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出腐蝕速率。通過連續(xù)監(jiān)測(cè)析氫量隨時(shí)間的變化，可以得到析氫速率隨時(shí)間的曲線，該曲線能夠直觀地反映出合金板材在腐蝕過程中的動(dòng)態(tài)變化情況，有助于深入研究腐蝕反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程。電化學(xué)測(cè)試法：電化學(xué)測(cè)試法是研究金屬腐蝕行為的重要手段之一，它能夠快速、準(zhǔn)確地獲取金屬在腐蝕過程中的電化學(xué)參數(shù)，為深入理解腐蝕機(jī)理提供重要依據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)中，采用電化學(xué)工作站進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)采用三電極體系，其中Mg-Zn-Er合金板材試樣作為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）作為參比電極，鉑片作為對(duì)電極。在進(jìn)行測(cè)試之前，將預(yù)處理后的工作電極用環(huán)氧樹脂封裝，只露出1cm2的測(cè)試面積，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。封裝后的工作電極需要在空氣中放置一段時(shí)間，使環(huán)氧樹脂充分固化。開路電位-時(shí)間曲線（OCP-t）測(cè)試：將三電極體系放入裝有3.5%NaCl溶液的電解池中，在開路狀態(tài)下，測(cè)量工作電極的電位隨時(shí)間的變化，測(cè)試時(shí)間為1h，記錄開路電位隨時(shí)間的變化曲線。開路電位是金屬在腐蝕介質(zhì)中未施加外加電流時(shí)的電極電位，它反映了金屬在該介質(zhì)中的熱力學(xué)穩(wěn)定性。通過分析開路電位-時(shí)間曲線，可以了解合金板材在腐蝕初期的電位變化情況，判斷腐蝕反應(yīng)的起始階段和發(fā)展趨勢(shì)。例如，如果開路電位在短時(shí)間內(nèi)迅速負(fù)移，說明合金板材在該介質(zhì)中容易發(fā)生腐蝕反應(yīng)，且腐蝕反應(yīng)的速率較快。動(dòng)電位極化曲線測(cè)試：在開路電位穩(wěn)定后，以0.001V/s的掃描速率從-2.0V（相對(duì)于SCE）掃描至-1.0V，記錄極化曲線。動(dòng)電位極化曲線能夠反映出金屬在腐蝕過程中的陽(yáng)極溶解和陰極還原過程，通過對(duì)極化曲線的分析，可以得到腐蝕電位Ecorr、腐蝕電流密度Icorr等重要參數(shù)。腐蝕電位是極化曲線上陽(yáng)極極化曲線和陰極極化曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電位，它表示金屬在該腐蝕體系中處于熱力學(xué)平衡時(shí)的電位；腐蝕電流密度則是交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流密度，它反映了金屬的腐蝕速率，腐蝕電流密度越大，說明金屬的腐蝕速率越快。通過比較不同合金板材的腐蝕電位和腐蝕電流密度，可以評(píng)估它們的耐腐蝕性能。交流阻抗譜（EIS）測(cè)試：在開路電位下，施加幅值為10mV的正弦交流信號(hào)，頻率范圍為10?Hz至10?2Hz，記錄交流阻抗譜。交流阻抗譜是一種基于電化學(xué)阻抗原理的測(cè)試方法，它能夠反映出金屬腐蝕過程中電極表面的電荷轉(zhuǎn)移、離子擴(kuò)散等過程。通過對(duì)交流阻抗譜的分析，可以得到極化電阻Rp、雙電層電容Cdl等參數(shù)。極化電阻是反映金屬腐蝕阻力的重要參數(shù)，極化電阻越大，說明金屬的腐蝕阻力越大，耐腐蝕性能越好；雙電層電容則與電極表面的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過分析雙電層電容的變化，可以了解電極表面的腐蝕產(chǎn)物膜的形成和生長(zhǎng)情況。通常采用等效電路模型對(duì)交流阻抗譜進(jìn)行擬合分析，以獲得更準(zhǔn)確的電化學(xué)參數(shù)。3.3微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)掃描電子顯微鏡（SEM）：掃描電子顯微鏡是研究Mg-Zn-Er合金板材微觀結(jié)構(gòu)和腐蝕產(chǎn)物的重要工具之一。其工作原理基于電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)高能電子束聚焦并掃描到合金板材試樣表面時(shí)，會(huì)與試樣中的原子發(fā)生一系列相互作用，產(chǎn)生多種信號(hào)，其中二次電子和背散射電子是用于成像和分析的主要信號(hào)。二次電子是由試樣表面被入射電子激發(fā)出來的低能量電子，其產(chǎn)額與試樣表面的形貌密切相關(guān)。由于二次電子對(duì)試樣表面的起伏非常敏感，在試樣表面凸起或邊緣等部位，二次電子的發(fā)射量較多，在成像時(shí)顯示為較亮的區(qū)域；而在凹陷或平坦部位，二次電子發(fā)射量較少，成像較暗。因此，通過檢測(cè)二次電子的信號(hào)強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)化為圖像，能夠清晰地呈現(xiàn)出合金板材的表面形貌，如晶粒的形狀、大小和分布，第二相粒子的形態(tài)和位置等。例如，在觀察Mg-Zn-Er合金板材的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，可以清晰地看到鎂基體中分布著的細(xì)小第二相粒子，通過SEM圖像能夠準(zhǔn)確測(cè)量其尺寸和間距。背散射電子是被試樣原子反射回來的入射電子，其能量較高。背散射電子的產(chǎn)額與試樣中原子的原子序數(shù)有關(guān)，原子序數(shù)越大，背散射電子的產(chǎn)額越高。利用這一特性，可以通過背散射電子成像來分析合金板材中不同元素的分布情況。在Mg-Zn-Er合金中，Zn和Er元素的原子序數(shù)與Mg不同，通過背散射電子成像能夠區(qū)分出富含Zn和Er的區(qū)域，從而了解合金元素在基體中的分布狀態(tài)。此外，SEM還可以與能譜儀（EDS）聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)合金板材微區(qū)成分的分析。當(dāng)電子束照射到試樣表面時(shí)，會(huì)激發(fā)試樣中元素的特征X射線，EDS通過檢測(cè)這些特征X射線的能量和強(qiáng)度，能夠確定微區(qū)內(nèi)存在的元素種類及其相對(duì)含量。在分析Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕產(chǎn)物時(shí)，利用SEM-EDS可以確定腐蝕產(chǎn)物中Mg、Zn、Er等元素的組成，為研究腐蝕機(jī)理提供重要依據(jù)。在對(duì)Mg-Zn-Er合金板材進(jìn)行SEM分析時(shí)，樣品制備過程較為關(guān)鍵。首先，將切割好的合金板材試樣用砂紙進(jìn)行打磨，從粗砂紙到細(xì)砂紙依次打磨，以去除表面的加工痕跡和氧化層，使表面平整光滑。然后，對(duì)打磨后的試樣進(jìn)行拋光處理，通常采用機(jī)械拋光或電解拋光的方法，進(jìn)一步提高表面光潔度。對(duì)于觀察腐蝕產(chǎn)物的試樣，在腐蝕實(shí)驗(yàn)后，需小心處理，避免腐蝕產(chǎn)物的脫落。處理后的試樣直接放入SEM樣品室中進(jìn)行觀察和分析。在操作SEM時(shí)，需要根據(jù)試樣的特性和分析目的，合理設(shè)置加速電壓、工作距離、掃描速度等參數(shù)。較低的加速電壓適用于觀察試樣表面的細(xì)節(jié)，而較高的加速電壓則有利于獲取更深入的信息。工作距離的選擇會(huì)影響圖像的分辨率和景深，掃描速度則會(huì)影響成像的時(shí)間和質(zhì)量。通過對(duì)這些參數(shù)的優(yōu)化，可以獲得高質(zhì)量的SEM圖像和準(zhǔn)確的分析結(jié)果。在對(duì)Mg-Zn-Er合金板材進(jìn)行SEM分析時(shí)，樣品制備過程較為關(guān)鍵。首先，將切割好的合金板材試樣用砂紙進(jìn)行打磨，從粗砂紙到細(xì)砂紙依次打磨，以去除表面的加工痕跡和氧化層，使表面平整光滑。然后，對(duì)打磨后的試樣進(jìn)行拋光處理，通常采用機(jī)械拋光或電解拋光的方法，進(jìn)一步提高表面光潔度。對(duì)于觀察腐蝕產(chǎn)物的試樣，在腐蝕實(shí)驗(yàn)后，需小心處理，避免腐蝕產(chǎn)物的脫落。處理后的試樣直接放入SEM樣品室中進(jìn)行觀察和分析。在操作SEM時(shí)，需要根據(jù)試樣的特性和分析目的，合理設(shè)置加速電壓、工作距離、掃描速度等參數(shù)。較低的加速電壓適用于觀察試樣表面的細(xì)節(jié)，而較高的加速電壓則有利于獲取更深入的信息。工作距離的選擇會(huì)影響圖像的分辨率和景深，掃描速度則會(huì)影響成像的時(shí)間和質(zhì)量。通過對(duì)這些參數(shù)的優(yōu)化，可以獲得高質(zhì)量的SEM圖像和準(zhǔn)確的分析結(jié)果。X射線衍射儀（XRD）：X射線衍射儀是基于布拉格定律來分析合金板材微觀結(jié)構(gòu)和物相組成的儀器。當(dāng)一束單色X射線照射到晶體結(jié)構(gòu)的合金板材試樣上時(shí)，X射線會(huì)與晶體中的原子相互作用，發(fā)生衍射現(xiàn)象。布拉格定律表達(dá)式為2d\sin\theta=n\lambda，其中d為晶面間距，\theta為衍射角，n為衍射級(jí)數(shù)，\lambda為X射線波長(zhǎng)。不同的晶體結(jié)構(gòu)具有特定的晶面間距，當(dāng)滿足布拉格定律時(shí)，會(huì)在特定的衍射角位置產(chǎn)生衍射峰。通過測(cè)量衍射峰的位置和強(qiáng)度，就可以確定合金板材中存在的物相及其晶體結(jié)構(gòu)。在Mg-Zn-Er合金板材中，可能存在鎂基體相、含Zn和Er的第二相以及腐蝕產(chǎn)物相。通過XRD分析，可以準(zhǔn)確識(shí)別這些相的種類。例如，對(duì)于Mg-Zn-Er合金中的準(zhǔn)晶相Mg3Zn6Er1，其具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和衍射峰特征，通過XRD圖譜可以清晰地分辨出來。XRD不僅可以用于物相鑒定，還可以通過衍射峰的強(qiáng)度來計(jì)算各物相的相對(duì)含量。根據(jù)衍射強(qiáng)度與物相含量之間的關(guān)系，利用相關(guān)的定量分析方法，如內(nèi)標(biāo)法、無(wú)標(biāo)樣法等，可以準(zhǔn)確測(cè)定合金板材中不同物相的含量。此外，XRD還可以用于測(cè)定合金的晶格參數(shù)，通過精確測(cè)量衍射峰的位置，結(jié)合相關(guān)公式計(jì)算出晶格參數(shù)，從而了解合金晶體結(jié)構(gòu)的變化情況。在研究Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕過程中，XRD可以用于分析腐蝕產(chǎn)物的物相組成，確定腐蝕產(chǎn)物的種類和結(jié)構(gòu)，為揭示腐蝕機(jī)理提供重要線索。進(jìn)行XRD分析時(shí)，樣品制備相對(duì)簡(jiǎn)單。通常將合金板材試樣切割成合適的尺寸，然后將其表面打磨平整，以保證X射線能夠均勻地照射到試樣表面。將制備好的試樣放入XRD樣品臺(tái)上，調(diào)整好樣品的位置和角度。在測(cè)試過程中，需要選擇合適的X射線源、管電壓、管電流等參數(shù)。不同的X射線源具有不同的波長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)分析目的選擇合適的波長(zhǎng)。管電壓和管電流會(huì)影響X射線的強(qiáng)度和穿透能力，需根據(jù)試樣的性質(zhì)和分析要求進(jìn)行合理設(shè)置。測(cè)試完成后，對(duì)采集到的XRD圖譜進(jìn)行分析，通過與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)比，確定物相組成，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行定量分析和晶格參數(shù)計(jì)算。進(jìn)行XRD分析時(shí)，樣品制備相對(duì)簡(jiǎn)單。通常將合金板材試樣切割成合適的尺寸，然后將其表面打磨平整，以保證X射線能夠均勻地照射到試樣表面。將制備好的試樣放入XRD樣品臺(tái)上，調(diào)整好樣品的位置和角度。在測(cè)試過程中，需要選擇合適的X射線源、管電壓、管電流等參數(shù)。不同的X射線源具有不同的波長(zhǎng)，應(yīng)根據(jù)分析目的選擇合適的波長(zhǎng)。管電壓和管電流會(huì)影響X射線的強(qiáng)度和穿透能力，需根據(jù)試樣的性質(zhì)和分析要求進(jìn)行合理設(shè)置。測(cè)試完成后，對(duì)采集到的XRD圖譜進(jìn)行分析，通過與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)比，確定物相組成，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行定量分析和晶格參數(shù)計(jì)算。透射電子顯微鏡（TEM）：透射電子顯微鏡主要用于研究合金板材的微觀組織結(jié)構(gòu)和晶體缺陷，其原理基于電子束透過薄試樣時(shí)與試樣中的原子相互作用產(chǎn)生的散射和衍射現(xiàn)象。當(dāng)高能電子束穿透厚度小于100nm的Mg-Zn-Er合金板材薄膜試樣時(shí)，電子會(huì)與試樣中的原子發(fā)生彈性散射和非彈性散射。彈性散射電子的方向和強(qiáng)度變化較小，而非彈性散射電子則會(huì)損失一部分能量，其方向和強(qiáng)度變化較大。通過對(duì)透過試樣的電子進(jìn)行成像和分析，可以獲得合金板材的微觀組織結(jié)構(gòu)信息。TEM具有極高的分辨率，能夠觀察到合金板材中的原子排列、位錯(cuò)、晶界等微觀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。在研究Mg-Zn-Er合金板材時(shí)，可以清晰地觀察到鎂基體中的位錯(cuò)分布情況，以及第二相與基體之間的界面結(jié)構(gòu)。例如，通過高分辨率TEM圖像，可以觀察到第二相粒子與鎂基體之間的晶格匹配關(guān)系和界面位錯(cuò)的存在，從而深入了解第二相對(duì)合金性能的影響機(jī)制。此外，TEM還可以進(jìn)行選區(qū)電子衍射（SAED）分析，通過選擇特定區(qū)域的電子束進(jìn)行衍射，獲得該區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)信息。在分析Mg-Zn-Er合金板材的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，SAED可以確定第二相的晶體結(jié)構(gòu)和取向，以及與基體之間的晶體學(xué)關(guān)系。這對(duì)于研究合金的凝固過程、熱處理過程以及腐蝕過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變具有重要意義。TEM樣品制備過程較為復(fù)雜，需要制備出厚度小于100nm的薄膜試樣。通常采用雙噴電解減薄或離子束減薄的方法來制備樣品。雙噴電解減薄是將合金板材試樣制成薄片后，在電解液中進(jìn)行電解腐蝕，通過控制電解液的成分、溫度、電流密度等參數(shù)，使試樣中心部位逐漸減薄，直至穿孔，從而獲得適合TEM觀察的薄膜區(qū)域。離子束減薄則是利用高能離子束對(duì)試樣表面進(jìn)行濺射，去除表面的材料，實(shí)現(xiàn)試樣的減薄。制備好的薄膜試樣放入TEM樣品桿中，插入TEM樣品室進(jìn)行觀察和分析。在操作TEM時(shí)，需要調(diào)整加速電壓、物鏡光闌、選區(qū)光闌等參數(shù)，以獲得高質(zhì)量的圖像和準(zhǔn)確的衍射結(jié)果。加速電壓決定了電子束的能量，影響著電子的穿透能力和分辨率；物鏡光闌和選區(qū)光闌用于選擇成像和衍射的區(qū)域，控制電子束的通過范圍。TEM樣品制備過程較為復(fù)雜，需要制備出厚度小于100nm的薄膜試樣。通常采用雙噴電解減薄或離子束減薄的方法來制備樣品。雙噴電解減薄是將合金板材試樣制成薄片后，在電解液中進(jìn)行電解腐蝕，通過控制電解液的成分、溫度、電流密度等參數(shù)，使試樣中心部位逐漸減薄，直至穿孔，從而獲得適合TEM觀察的薄膜區(qū)域。離子束減薄則是利用高能離子束對(duì)試樣表面進(jìn)行濺射，去除表面的材料，實(shí)現(xiàn)試樣的減薄。制備好的薄膜試樣放入TEM樣品桿中，插入TEM樣品室進(jìn)行觀察和分析。在操作TEM時(shí)，需要調(diào)整加速電壓、物鏡光闌、選區(qū)光闌等參數(shù)，以獲得高質(zhì)量的圖像和準(zhǔn)確的衍射結(jié)果。加速電壓決定了電子束的能量，影響著電子的穿透能力和分辨率；物鏡光闌和選區(qū)光闌用于選擇成像和衍射的區(qū)域，控制電子束的通過范圍。四、Mg-Zn-Er合金板材常見腐蝕類型4.1均勻腐蝕均勻腐蝕是Mg-Zn-Er合金板材最常見的腐蝕類型之一，其宏觀形貌表現(xiàn)為合金板材表面整體較為均勻地被腐蝕，顏色變暗，失去原有的金屬光澤，表面通常會(huì)覆蓋一層腐蝕產(chǎn)物。在圖1所示的宏觀形貌圖片中，可以清晰地看到Mg-Zn-Er合金板材經(jīng)過一段時(shí)間的腐蝕后，表面呈現(xiàn)出均勻的灰暗色，沒有明顯的局部腐蝕特征。從微觀角度來看，均勻腐蝕的微觀形貌如圖2所示，通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，可以發(fā)現(xiàn)合金表面存在大量細(xì)小的腐蝕坑，這些腐蝕坑分布較為均勻，大小和深度相對(duì)較為一致。在微觀尺度下，合金的晶界和晶粒內(nèi)部都受到了腐蝕的作用，腐蝕產(chǎn)物在晶界和晶粒表面均勻分布。均勻腐蝕的發(fā)生需要滿足一定的條件。首先，腐蝕介質(zhì)需要能夠與合金表面充分接觸，并且具有一定的腐蝕性。例如，在含有Cl?的溶液中，Cl?能夠破壞合金表面的氧化膜，使合金基體直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，從而引發(fā)均勻腐蝕。其次，合金本身的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)也對(duì)均勻腐蝕有重要影響。如果合金成分不均勻，存在元素偏析，或者微觀結(jié)構(gòu)中存在較多的缺陷，如位錯(cuò)、空位等，都會(huì)降低合金的耐腐蝕性能，促進(jìn)均勻腐蝕的發(fā)生。以Mg-Zn-Er合金為例，若Zn和Er元素在合金中分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致合金表面不同區(qū)域的電化學(xué)活性存在差異，形成局部微電池，加速腐蝕的進(jìn)行。其機(jī)制主要涉及電化學(xué)腐蝕過程。在腐蝕過程中，Mg-Zn-Er合金作為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Mg\longrightarrowMg^{2+}+2e^-，釋放出電子。溶液中的溶解氧或其他氧化性物質(zhì)在陰極獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，如在中性或弱酸性溶液中，陰極反應(yīng)式為O?+2H?O+4e^-\longrightarrow4OH^-。隨著腐蝕的進(jìn)行，陽(yáng)極產(chǎn)生的Mg^{2+}與陰極產(chǎn)生的OH^-結(jié)合，生成氫氧化鎂沉淀，即Mg^{2+}+2OH^-\longrightarrowMg(OH)?↓，這些氫氧化鎂沉淀在合金表面逐漸堆積，形成腐蝕產(chǎn)物膜。然而，由于Mg-Zn-Er合金的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低，化學(xué)性質(zhì)活潑，其表面形成的腐蝕產(chǎn)物膜往往不夠致密，無(wú)法有效阻擋腐蝕介質(zhì)的進(jìn)一步侵蝕，導(dǎo)致腐蝕持續(xù)進(jìn)行，最終呈現(xiàn)出均勻腐蝕的宏觀和微觀形貌。4.2點(diǎn)腐蝕點(diǎn)腐蝕是Mg-Zn-Er合金板材在特定環(huán)境下容易發(fā)生的一種局部腐蝕類型，其形貌特征具有明顯的特殊性。從宏觀角度來看，點(diǎn)腐蝕表現(xiàn)為合金板材表面出現(xiàn)許多分散的、尺寸不一的小坑，這些小坑的直徑通常在幾微米到幾百微米之間。在圖3所示的宏觀形貌圖中，可以清晰地觀察到Mg-Zn-Er合金板材表面分布著大量的小坑，這些小坑的分布沒有明顯的規(guī)律性，隨機(jī)地出現(xiàn)在板材表面。從微觀角度分析，通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，點(diǎn)蝕坑呈現(xiàn)出典型的蝶形、橢圓或楔形。蝶形點(diǎn)蝕坑的形狀類似于蝴蝶的翅膀，兩端較寬，中間較窄；橢圓形點(diǎn)蝕坑則較為規(guī)則，長(zhǎng)軸和短軸的比例相對(duì)穩(wěn)定；楔形點(diǎn)蝕坑的一側(cè)較深，另一側(cè)較淺，呈楔形形狀。在圖4的SEM微觀形貌圖中，可以看到清晰的蝶形點(diǎn)蝕坑，坑內(nèi)表面粗糙，存在一些腐蝕產(chǎn)物堆積。此外，點(diǎn)蝕坑的底部通常會(huì)有一些腐蝕產(chǎn)物覆蓋，這些腐蝕產(chǎn)物主要由Mg(OH)?、Zn(OH)?以及一些含Er的化合物組成，通過能譜分析（EDS）可以確定其成分。點(diǎn)腐蝕的形成原因較為復(fù)雜，涉及多個(gè)方面的因素。鈍化膜局部破壞是點(diǎn)腐蝕形成的重要原因之一。在Mg-Zn-Er合金板材表面，通常會(huì)形成一層自然氧化膜，這層氧化膜在一定程度上能夠保護(hù)合金基體免受腐蝕介質(zhì)的侵蝕。然而，當(dāng)合金處于含有Cl?等腐蝕性離子的環(huán)境中時(shí)，Cl?具有很強(qiáng)的活性和穿透能力，它能夠優(yōu)先吸附在氧化膜表面的薄弱點(diǎn)或缺陷處。Cl?與氧化膜中的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成可溶性的金屬氯化物，從而破壞氧化膜的完整性。例如，Cl?與氧化膜中的Mg2?反應(yīng)，生成MgCl?，MgCl?易溶于水，會(huì)導(dǎo)致氧化膜局部出現(xiàn)破損，使合金基體暴露在腐蝕介質(zhì)中，為點(diǎn)腐蝕的發(fā)生提供了條件。合金微觀結(jié)構(gòu)不均勻也是點(diǎn)腐蝕形成的關(guān)鍵因素。Mg-Zn-Er合金中存在著不同的相，如鎂基體相、含Zn和Er的第二相以及可能存在的雜質(zhì)相。這些相之間的電化學(xué)性質(zhì)存在差異，在腐蝕介質(zhì)中會(huì)形成微電偶腐蝕電池。第二相通常具有較高的陰極活性，而鎂基體則作為陽(yáng)極。在微電偶腐蝕電池的作用下，陽(yáng)極區(qū)域（鎂基體）的金屬原子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，逐漸溶解，從而形成點(diǎn)蝕坑。例如，當(dāng)合金中存在富含Zn的第二相時(shí)，由于Zn的電極電位相對(duì)較高，與鎂基體之間形成電位差，使得鎂基體在微電偶腐蝕中成為陽(yáng)極而被腐蝕，優(yōu)先在第二相周圍形成點(diǎn)蝕坑。此外，合金中的晶界也是微觀結(jié)構(gòu)不均勻的體現(xiàn)，晶界處原子排列不規(guī)則，能量較高，容易吸附雜質(zhì)原子，導(dǎo)致晶界處的電化學(xué)活性與晶粒內(nèi)部不同，從而在晶界處引發(fā)點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕的形成過程可以分為點(diǎn)蝕核的形成和點(diǎn)蝕坑的生長(zhǎng)兩個(gè)階段。在點(diǎn)蝕核形成階段，由于鈍化膜局部破壞或微觀結(jié)構(gòu)不均勻等原因，在合金表面形成了一些微小的活性點(diǎn)。這些活性點(diǎn)成為點(diǎn)蝕核的初始位置，在腐蝕介質(zhì)的作用下，活性點(diǎn)處的金屬開始發(fā)生溶解。隨著溶解的進(jìn)行，活性點(diǎn)逐漸發(fā)展成為微小的蝕坑，即點(diǎn)蝕核。在點(diǎn)蝕坑生長(zhǎng)階段，點(diǎn)蝕核一旦形成，便會(huì)在自身的閉塞電池作用下加速生長(zhǎng)。點(diǎn)蝕坑內(nèi)由于金屬溶解產(chǎn)生大量的金屬離子，如Mg2?、Zn2?等，使得坑內(nèi)溶液中的陽(yáng)離子濃度升高。為了保持電中性，Cl?等陰離子會(huì)不斷向坑內(nèi)遷移，導(dǎo)致坑內(nèi)溶液的酸性增強(qiáng)。酸性環(huán)境又進(jìn)一步加速了金屬的溶解，使得點(diǎn)蝕坑不斷加深和擴(kuò)大。同時(shí)，點(diǎn)蝕坑的生長(zhǎng)還會(huì)受到腐蝕產(chǎn)物的影響，腐蝕產(chǎn)物在坑內(nèi)堆積，會(huì)阻礙坑內(nèi)溶液與外部溶液的交換，進(jìn)一步加劇了坑內(nèi)的腐蝕環(huán)境，促進(jìn)點(diǎn)蝕坑的生長(zhǎng)。4.3晶間腐蝕晶間腐蝕是一種沿著金屬晶粒邊界發(fā)生的局部腐蝕現(xiàn)象，它對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的性能有著顯著的影響。在晶間腐蝕過程中，合金的晶粒邊界優(yōu)先被腐蝕，導(dǎo)致晶粒之間的結(jié)合力下降。從宏觀上看，經(jīng)過晶間腐蝕的Mg-Zn-Er合金板材，其表面可能看起來仍然相對(duì)完整，沒有明顯的腐蝕跡象，但實(shí)際上內(nèi)部的晶界已經(jīng)受到嚴(yán)重侵蝕。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度和韌性大幅降低，例如在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，合金板材可能在遠(yuǎn)低于正常強(qiáng)度的載荷下就發(fā)生斷裂；在受到?jīng)_擊時(shí)，容易發(fā)生破碎，呈現(xiàn)出類似脆性材料的破壞特征。晶間腐蝕的發(fā)生與合金晶界處的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分密切相關(guān)。晶界是晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷區(qū)域，原子排列不規(guī)則，能量較高，處于相對(duì)不穩(wěn)定的狀態(tài)。在Mg-Zn-Er合金中，晶界處的原子排列方式與晶粒內(nèi)部不同，這種結(jié)構(gòu)差異使得晶界處的原子具有更高的活性，更容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，晶界處還存在著大量的位錯(cuò)、空位等缺陷，這些缺陷為腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散提供了通道，加速了腐蝕的進(jìn)行。晶界處的元素偏析是導(dǎo)致晶間腐蝕的重要原因之一。在合金凝固和加工過程中，由于元素的擴(kuò)散速率不同，會(huì)導(dǎo)致某些元素在晶界處富集或貧化。在Mg-Zn-Er合金中，Zn和Er元素可能會(huì)在晶界處發(fā)生偏析。當(dāng)Zn元素在晶界處富集時(shí)，會(huì)改變晶界處的電化學(xué)性質(zhì)，使其與晶粒內(nèi)部形成電位差。在腐蝕介質(zhì)中，這種電位差會(huì)導(dǎo)致微電偶腐蝕的發(fā)生，晶界處作為陽(yáng)極優(yōu)先被腐蝕。同樣，若Er元素在晶界處偏析，也可能影響晶界的腐蝕行為。例如，當(dāng)Er元素在晶界處貧化時(shí)，晶界處形成致密保護(hù)膜的能力下降，從而降低了晶界的耐腐蝕性能。第二相在晶界處的析出也是引發(fā)晶間腐蝕的關(guān)鍵因素。在Mg-Zn-Er合金中，隨著合金成分和加工工藝的不同，會(huì)在晶界處析出各種第二相，如Mg-Zn相、Mg-Er相以及含Zn和Er的復(fù)雜相。這些第二相與基體之間的電化學(xué)性質(zhì)存在差異，在腐蝕介質(zhì)中會(huì)形成微電偶腐蝕電池。當(dāng)?shù)诙嗟碾娢桓哂诨w時(shí)，第二相作為陰極，基體作為陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)域（即晶界附近的基體）會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而被腐蝕。例如，若在晶界處析出的Mg-Zn相具有較高的陰極活性，會(huì)加速晶界處鎂基體的腐蝕，導(dǎo)致晶間腐蝕的發(fā)生。此外，第二相的存在還可能破壞晶界處的連續(xù)性，使腐蝕介質(zhì)更容易沿著晶界滲透，進(jìn)一步加劇晶間腐蝕。4.4應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕是一種在拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用下發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象，對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的性能和使用壽命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。當(dāng)Mg-Zn-Er合金板材受到拉伸應(yīng)力時(shí)，其內(nèi)部晶格會(huì)發(fā)生畸變，導(dǎo)致原子間的鍵能降低，使得合金的化學(xué)活性增加。此時(shí)，若合金處于特定的腐蝕介質(zhì)中，如含有Cl?的溶液，腐蝕介質(zhì)中的離子會(huì)與合金表面的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物。同時(shí)，拉應(yīng)力會(huì)促使腐蝕產(chǎn)物膜破裂，暴露出新鮮的合金表面，進(jìn)一步加速腐蝕的進(jìn)行。在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的持續(xù)作用下，合金內(nèi)部會(huì)逐漸形成微裂紋，這些微裂紋不斷擴(kuò)展、連接，最終導(dǎo)致合金發(fā)生脆性斷裂。合金成分對(duì)Mg-Zn-Er合金板材應(yīng)力腐蝕敏感性有著顯著影響。Zn元素的含量變化會(huì)改變合金的組織結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，從而影響應(yīng)力腐蝕敏感性。當(dāng)Zn含量較低時(shí)，合金中形成的第二相較少，合金的強(qiáng)度相對(duì)較低，但此時(shí)合金的應(yīng)力腐蝕敏感性也較低。這是因?yàn)檩^少的第二相減少了微電偶腐蝕的發(fā)生位點(diǎn)，降低了局部腐蝕的可能性。隨著Zn含量的增加，合金中形成了更多的第二相，如Mg-Zn相，這些第二相的存在提高了合金的強(qiáng)度，但也增加了微電偶腐蝕的傾向。在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的作用下，微電偶腐蝕會(huì)加速裂紋的萌生和擴(kuò)展，從而提高合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。例如，當(dāng)Zn含量超過一定值時(shí)，合金的應(yīng)力腐蝕敏感性會(huì)顯著增加，在相同的應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)條件下，更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。Er元素對(duì)Mg-Zn-Er合金板材應(yīng)力腐蝕性能的影響也較為復(fù)雜。適量的Er元素可以細(xì)化合金晶粒，提高合金的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還能促進(jìn)合金表面形成致密的氧化膜，從而降低合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。細(xì)化的晶粒增加了晶界的數(shù)量，使得裂紋在擴(kuò)展過程中需要消耗更多的能量，從而阻礙了裂紋的擴(kuò)展。致密的氧化膜則可以有效阻擋腐蝕介質(zhì)的侵入，減少腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。然而，當(dāng)Er元素含量過高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致合金中形成過多的脆性相，這些脆性相在拉應(yīng)力作用下容易發(fā)生破裂，為裂紋的擴(kuò)展提供通道，反而增加了合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。應(yīng)力狀態(tài)也是影響Mg-Zn-Er合金板材應(yīng)力腐蝕敏感性的重要因素。應(yīng)力大小對(duì)裂紋的萌生和擴(kuò)展起著關(guān)鍵作用。當(dāng)施加的拉應(yīng)力較小時(shí)，合金內(nèi)部的原子雖然受到一定的拉伸作用，但仍能保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，裂紋的萌生和擴(kuò)展較為緩慢。隨著拉應(yīng)力的增加，原子間的鍵能進(jìn)一步降低，裂紋更容易在合金內(nèi)部的薄弱部位萌生。一旦裂紋萌生，拉應(yīng)力會(huì)促使裂紋迅速擴(kuò)展，導(dǎo)致合金的應(yīng)力腐蝕敏感性顯著提高。例如，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到合金的屈服強(qiáng)度時(shí)，裂紋的擴(kuò)展速度會(huì)急劇增加，合金很快就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力集中是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕敏感性增加的另一個(gè)重要因素。在Mg-Zn-Er合金板材中，由于加工過程中可能產(chǎn)生的缺陷，如孔洞、夾雜物等，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的幾何形狀突變部位，如拐角、缺口等，都會(huì)引起應(yīng)力集中。在這些應(yīng)力集中區(qū)域，局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均應(yīng)力，使得原子的活性大幅提高，更容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)，應(yīng)力集中還會(huì)促使裂紋優(yōu)先在這些區(qū)域萌生和擴(kuò)展，從而大大增加了合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。例如，在合金板材的拐角處，由于應(yīng)力集中的作用，即使在較低的拉應(yīng)力和較弱的腐蝕介質(zhì)條件下，也可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。腐蝕介質(zhì)的種類和濃度對(duì)Mg-Zn-Er合金板材應(yīng)力腐蝕行為有著重要影響。在眾多腐蝕介質(zhì)中，含有Cl?的溶液對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的應(yīng)力腐蝕影響最為顯著。Cl?具有很強(qiáng)的活性和穿透能力，它能夠吸附在合金表面的氧化膜上，與氧化膜中的金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成可溶性的金屬氯化物，從而破壞氧化膜的完整性。氧化膜被破壞后，合金基體直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，加速了腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)，Cl?還能在裂紋尖端富集，降低裂紋尖端的pH值，形成酸性環(huán)境，進(jìn)一步加速裂紋的擴(kuò)展。隨著Cl?濃度的增加，合金的應(yīng)力腐蝕敏感性也會(huì)相應(yīng)增加。在高濃度的Cl?溶液中，合金更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，且裂紋的擴(kuò)展速度更快。溶液的pH值也是影響Mg-Zn-Er合金板材應(yīng)力腐蝕行為的重要因素。在酸性溶液中，H?的存在會(huì)加速合金的腐蝕反應(yīng)，使得合金更容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。H?會(huì)與合金表面的金屬原子發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣，同時(shí)金屬原子失去電子形成金屬離子進(jìn)入溶液。這一過程不僅會(huì)導(dǎo)致合金表面的腐蝕，還會(huì)在合金內(nèi)部產(chǎn)生氫原子，氫原子擴(kuò)散進(jìn)入晶格后，會(huì)引起氫脆現(xiàn)象，降低合金的韌性，增加應(yīng)力腐蝕敏感性。在堿性溶液中，OH?會(huì)與合金表面的金屬離子發(fā)生反應(yīng)，形成氫氧化物沉淀。這些氫氧化物沉淀可能會(huì)在合金表面形成一層保護(hù)膜，在一定程度上抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。然而，當(dāng)堿性溶液的濃度過高時(shí)，保護(hù)膜可能會(huì)被破壞，導(dǎo)致合金的應(yīng)力腐蝕敏感性增加。五、Mg-Zn-Er合金板材腐蝕影響因素5.1合金成分的影響5.1.1Zn元素的作用Zn元素在Mg-Zn-Er合金板材中對(duì)腐蝕行為有著重要影響，其含量的變化會(huì)導(dǎo)致合金微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能發(fā)生改變，進(jìn)而影響腐蝕過程。當(dāng)Zn含量較低時(shí)，合金中形成的第二相較少，此時(shí)合金主要以單相固溶體形式存在。在這種情況下，合金的腐蝕主要受均勻腐蝕機(jī)制控制。由于固溶體中原子排列相對(duì)均勻，腐蝕介質(zhì)在合金表面的侵蝕較為均勻，不易形成局部腐蝕微電池。隨著Zn含量的增加，合金中會(huì)逐漸形成Mg-Zn第二相。這些第二相的存在改變了合金的微觀結(jié)構(gòu)，在腐蝕過程中，第二相與鎂基體之間形成微電偶腐蝕電池。第二相通常具有較高的陰極活性，而鎂基體作為陽(yáng)極，在微電偶腐蝕的作用下，陽(yáng)極區(qū)域（鎂基體）的金屬原子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致鎂基體優(yōu)先被腐蝕。當(dāng)Zn含量進(jìn)一步增加時(shí)，合金中第二相的數(shù)量和尺寸也隨之增加。較多的第二相不僅增加了微電偶腐蝕的位點(diǎn)，還可能導(dǎo)致第二相在合金中分布不均勻，使得局部腐蝕加劇。例如，在某些區(qū)域，第二相的聚集可能導(dǎo)致該區(qū)域的腐蝕速率明顯高于其他區(qū)域，從而出現(xiàn)局部腐蝕現(xiàn)象，如點(diǎn)蝕、晶間腐蝕等。研究表明，當(dāng)Zn含量超過一定值（如3wt.%）時(shí)，合金的腐蝕速率會(huì)顯著增加，耐蝕性明顯下降。5.1.2Er元素的影響Er元素作為稀土元素，在Mg-Zn-Er合金板材中對(duì)提高耐蝕性起著關(guān)鍵作用。Er原子在合金凝固過程中可以作為異質(zhì)形核核心，增加形核率，抑制晶粒的長(zhǎng)大，從而使合金的晶粒得到細(xì)化。細(xì)晶強(qiáng)化作用不僅可以提高合金的強(qiáng)度和硬度，還能顯著改善合金的耐蝕性。細(xì)晶粒合金中晶界面積增大，晶界對(duì)裂紋的擴(kuò)展具有阻礙作用，使得裂紋在擴(kuò)展過程中需要消耗更多的能量，從而提高了合金的韌性。在腐蝕過程中，細(xì)晶結(jié)構(gòu)能夠有效阻止腐蝕介質(zhì)的穿透，減緩腐蝕的進(jìn)行。Er元素還能夠促進(jìn)合金表面形成富含Er的氧化物保護(hù)膜。在腐蝕介質(zhì)中，Er元素會(huì)與氧發(fā)生反應(yīng)，在合金表面形成一層致密的氧化物膜，如Er?O?。這層保護(hù)膜具有良好的穩(wěn)定性和致密性，能夠有效阻擋Cl?等腐蝕性離子的穿透。當(dāng)合金板材處于含Cl?的溶液中時(shí)，Cl?具有很強(qiáng)的活性和穿透能力，容易破壞合金表面的氧化膜，引發(fā)腐蝕。而富含Er的氧化物保護(hù)膜能夠與Cl?發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化合物，從而阻止Cl?對(duì)合金基體的侵蝕，提高合金的耐腐蝕性能。5.1.3雜質(zhì)元素的影響在Mg-Zn-Er合金板材中，不可避免地會(huì)存在一些雜質(zhì)元素，如Fe、Ni、Cu等，這些雜質(zhì)元素的含量雖然較低，但對(duì)合金的腐蝕性能卻有著顯著的不良影響。雜質(zhì)元素會(huì)在合金中形成微電偶腐蝕電池，加速合金的腐蝕。以Fe元素為例，F(xiàn)e在Mg-Zn-Er合金中的固溶度極低，當(dāng)合金中含有少量Fe時(shí)，F(xiàn)e會(huì)以Fe?Mg??等金屬間化合物的形式存在。這些金屬間化合物與鎂基體之間存在較大的電位差，在腐蝕介質(zhì)中，它們與鎂基體形成微電偶腐蝕電池。金屬間化合物作為陰極，鎂基體作為陽(yáng)極，陽(yáng)極區(qū)域的鎂原子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致鎂基體被腐蝕。由于微電偶腐蝕的作用，合金的腐蝕速率會(huì)明顯加快，耐蝕性顯著降低。雜質(zhì)元素還會(huì)降低合金表面保護(hù)膜的質(zhì)量和穩(wěn)定性。某些雜質(zhì)元素，如Ni和Cu，會(huì)在合金表面富集，影響合金表面氧化膜的形成和結(jié)構(gòu)。這些雜質(zhì)元素會(huì)阻礙合金表面形成致密的氧化膜，使得氧化膜的完整性和穩(wěn)定性受到破壞。在含Cl?的腐蝕介質(zhì)中，表面保護(hù)膜的缺陷和不穩(wěn)定性會(huì)使Cl?更容易穿透保護(hù)膜，與合金基體發(fā)生反應(yīng)，從而加速合金的腐蝕。雜質(zhì)元素還可能與合金中的其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成脆性相或降低合金的加工性能，進(jìn)一步影響合金的綜合性能和耐蝕性。5.2微觀組織結(jié)構(gòu)的影響5.2.1晶粒尺寸的影響晶粒尺寸對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為有著顯著影響，其作用機(jī)制主要與晶界面積和晶界特性相關(guān)。細(xì)晶粒Mg-Zn-Er合金板材通常具有較好的耐蝕性。這是因?yàn)榧?xì)晶粒合金中晶界面積較大，晶界原子排列不規(guī)則，能量較高。在腐蝕過程中，晶界可以作為腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散屏障，阻礙腐蝕離子的穿透。當(dāng)合金處于含Cl?的腐蝕介質(zhì)中時(shí)，晶界處的原子排列紊亂使得Cl?在晶界處的擴(kuò)散路徑變得曲折，增加了Cl?到達(dá)基體的難度，從而減緩了腐蝕速率。晶界處的高能量狀態(tài)使得合金在晶界處優(yōu)先形成氧化膜。這種氧化膜在一定程度上能夠保護(hù)合金基體，提高合金的耐蝕性。研究表明，通過細(xì)化晶粒，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕電位會(huì)正移，腐蝕電流密度降低，耐蝕性得到提升。然而，當(dāng)晶粒尺寸過小，也可能會(huì)對(duì)耐蝕性產(chǎn)生負(fù)面影響。晶粒尺寸過小會(huì)導(dǎo)致晶界數(shù)量急劇增加，晶界處的缺陷增多，如位錯(cuò)、空位等。這些缺陷會(huì)降低晶界的穩(wěn)定性，使晶界更容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在某些情況下，過多的晶界缺陷可能會(huì)形成微電偶腐蝕電池，加速合金的腐蝕。若晶界處存在大量的位錯(cuò)，位錯(cuò)周圍的原子處于畸變狀態(tài)，其電化學(xué)活性較高，與基體形成電位差，在腐蝕介質(zhì)中容易引發(fā)微電偶腐蝕，導(dǎo)致晶界處優(yōu)先被腐蝕。5.2.2晶界特性的影響晶界特性，包括晶界的類型、晶界能以及晶界處的化學(xué)成分等，對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為有著重要影響。不同類型的晶界具有不同的原子排列方式和能量狀態(tài)，從而導(dǎo)致其腐蝕行為存在差異。大角度晶界的原子排列較為紊亂，晶界能較高，具有較高的電化學(xué)活性。在腐蝕介質(zhì)中，大角度晶界更容易成為腐蝕的起始位置。當(dāng)Mg-Zn-Er合金板材處于含有腐蝕性離子的溶液中時(shí)，大角度晶界處的原子更容易與腐蝕性離子發(fā)生反應(yīng)，形成腐蝕微電池，導(dǎo)致晶界處優(yōu)先被腐蝕。相比之下，小角度晶界的原子排列相對(duì)規(guī)則，晶界能較低，其電化學(xué)活性也較低，在一定程度上具有較好的耐蝕性。晶界能對(duì)腐蝕行為也有重要影響。晶界能越高，晶界處的原子越不穩(wěn)定，越容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在Mg-Zn-Er合金中，晶界能的大小與合金的加工工藝和熱處理狀態(tài)有關(guān)。例如，經(jīng)過劇烈塑性變形的合金，其晶界能會(huì)升高，因?yàn)樽冃芜^程中會(huì)引入大量的位錯(cuò)和缺陷，這些位錯(cuò)和缺陷在晶界處聚集，增加了晶界能。高晶界能使得晶界處的原子更容易脫離晶格，與腐蝕介質(zhì)中的離子結(jié)合，從而加速腐蝕的進(jìn)行。晶界處的化學(xué)成分偏析也是影響腐蝕行為的關(guān)鍵因素。在Mg-Zn-Er合金板材中，由于合金元素在凝固過程中的擴(kuò)散速度不同，會(huì)導(dǎo)致某些元素在晶界處富集或貧化。當(dāng)Zn元素在晶界處富集時(shí)，會(huì)改變晶界處的電化學(xué)性質(zhì)，使其與晶粒內(nèi)部形成電位差。在腐蝕介質(zhì)中，這種電位差會(huì)引發(fā)微電偶腐蝕，晶界處作為陽(yáng)極優(yōu)先被腐蝕。同樣，若Er元素在晶界處貧化，會(huì)降低晶界處形成致密保護(hù)膜的能力，從而降低晶界的耐蝕性。5.2.3第二相的影響第二相在Mg-Zn-Er合金板材中對(duì)腐蝕行為的影響較為復(fù)雜，其作用與第二相的種類、形態(tài)、分布以及與基體的界面特性密切相關(guān)。不同種類的第二相具有不同的電化學(xué)性質(zhì)，這會(huì)導(dǎo)致其在腐蝕過程中扮演不同的角色。在Mg-Zn-Er合金中，常見的第二相有Mg-Zn相、Mg-Er相以及含Zn和Er的復(fù)雜相。當(dāng)?shù)诙嗟碾娢桓哂诨w時(shí)，第二相在腐蝕過程中作為陰極，基體作為陽(yáng)極。在微電偶腐蝕的作用下，陽(yáng)極區(qū)域（基體）的金屬原子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致基體被腐蝕。例如，若合金中存在富含Zn的Mg-Zn第二相，由于Zn的電極電位相對(duì)較高，與鎂基體形成電位差，使得鎂基體在微電偶腐蝕中成為陽(yáng)極而被腐蝕，加速了合金的腐蝕速率。相反，若第二相的電位與基體相近或低于基體，微電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力較小，對(duì)合金腐蝕行為的影響相對(duì)較小。第二相的形態(tài)和分布也會(huì)對(duì)腐蝕行為產(chǎn)生重要影響。當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小、彌散的顆粒狀均勻分布在基體中時(shí)，其對(duì)合金耐蝕性的影響相對(duì)較小。這是因?yàn)榧?xì)小彌散的第二相顆粒與基體的接觸面積相對(duì)較小，微電偶腐蝕的作用范圍有限。同時(shí)，這些細(xì)小的第二相顆?？梢宰璧K位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，提高合金的強(qiáng)度和硬度，在一定程度上改善合金的耐蝕性。然而，當(dāng)?shù)诙嘁源执?、連續(xù)的塊狀或網(wǎng)狀分布在晶界處時(shí)，會(huì)顯著降低合金的耐蝕性。粗大連續(xù)的第二相在晶界處形成了連續(xù)的腐蝕通道，腐蝕介質(zhì)可以沿著這些通道快速滲透到合金內(nèi)部，加速晶界腐蝕。第二相與基體之間的界面結(jié)合較弱，在腐蝕介質(zhì)的作用下，界面處容易發(fā)生分離，進(jìn)一步加劇腐蝕的進(jìn)行。第二相與基體的界面特性對(duì)腐蝕行為也有著重要影響。界面處的原子排列和化學(xué)成分與基體和第二相本身都有所不同，這種差異會(huì)影響腐蝕過程中的電荷轉(zhuǎn)移和物質(zhì)傳輸。若第二相與基體之間的界面存在較多的缺陷，如位錯(cuò)、空位等，會(huì)降低界面的穩(wěn)定性，使界面更容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這些缺陷還會(huì)促進(jìn)腐蝕介質(zhì)在界面處的擴(kuò)散，加速腐蝕的進(jìn)行。此外，界面處的化學(xué)成分偏析也會(huì)導(dǎo)致微電偶腐蝕的發(fā)生，進(jìn)一步影響合金的腐蝕行為。5.3環(huán)境因素的影響濕度是影響Mg-Zn-Er合金板材腐蝕速率和腐蝕類型的重要環(huán)境因素之一。在大氣環(huán)境中，隨著濕度的增加，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕速率顯著增大。當(dāng)相對(duì)濕度較低時(shí)，合金表面僅存在極少量的吸附水，這些吸附水難以形成連續(xù)的電解質(zhì)膜，腐蝕反應(yīng)主要以化學(xué)腐蝕為主，腐蝕速率相對(duì)較慢。隨著相對(duì)濕度升高，合金表面的吸附水逐漸增多，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到一定臨界值（通常為60%-70%）時(shí)，在合金表面會(huì)形成連續(xù)的水膜。水膜的形成使得腐蝕反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀瘜W(xué)腐蝕，加速了腐蝕的進(jìn)行。這是因?yàn)樵谒ぶ?，溶解氧的存在以及合金中不同元素的電位差，?huì)形成大量的微電偶腐蝕電池。Mg-Zn-Er合金中的Mg、Zn等元素電位較低，作為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出電子，電極反應(yīng)式為Mg\longrightarrowMg^{2+}+2e^-，Zn\longrightarrowZn^{2+}+2e^-。而溶解氧在陰極獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O?+2H?O+4e^-\longrightarrow4OH^-。隨著濕度進(jìn)一步增加，水膜厚度增大，腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散速度加快，更多的溶解氧能夠到達(dá)合金表面，為陰極反應(yīng)提供充足的反應(yīng)物，從而進(jìn)一步加快腐蝕速率。在高濕度環(huán)境下，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕類型也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)濕度較低時(shí)，合金主要發(fā)生均勻腐蝕；而在高濕度條件下，由于微電偶腐蝕的加劇，合金更容易發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕。在相對(duì)濕度為90%的環(huán)境中，Mg-Zn-Er合金板材表面會(huì)出現(xiàn)大量的點(diǎn)蝕坑，這是因?yàn)樵诟邼穸认?，微電偶腐蝕產(chǎn)生的局部酸性環(huán)境更容易在合金表面的薄弱部位形成，從而引發(fā)點(diǎn)蝕。溫度對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為同樣有著顯著影響。溫度升高會(huì)加快Mg-Zn-Er合金板材在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕速率。這主要是由于溫度升高會(huì)加速腐蝕反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程。在腐蝕反應(yīng)中，無(wú)論是陽(yáng)極的氧化反應(yīng)還是陰極的還原反應(yīng)，都需要克服一定的活化能。溫度升高，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，反應(yīng)物分子具有更高的能量，能夠更容易地克服反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速率加快。對(duì)于Mg-Zn-Er合金在含Cl?溶液中的腐蝕，溫度每升高10℃，腐蝕速率通常會(huì)增加1-3倍。在25℃的3.5%NaCl溶液中，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕速率為0.1mm/a；當(dāng)溫度升高到35℃時(shí)，腐蝕速率增加到0.2-0.3mm/a。溫度還會(huì)影響腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。在較低溫度下，腐蝕產(chǎn)物可能會(huì)在合金表面形成相對(duì)致密的膜，對(duì)合金基體起到一定的保護(hù)作用。隨著溫度升高，腐蝕產(chǎn)物的生長(zhǎng)速度加快，可能會(huì)導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物膜變得疏松多孔，失去對(duì)基體的保護(hù)能力。在高溫下，腐蝕產(chǎn)物中的某些成分可能會(huì)發(fā)生分解或轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步影響腐蝕產(chǎn)物膜的穩(wěn)定性。溫度對(duì)腐蝕類型也有一定影響。在較低溫度下，合金可能主要發(fā)生均勻腐蝕；而在較高溫度下，由于腐蝕速率的差異，局部腐蝕更容易發(fā)生，如點(diǎn)蝕、晶間腐蝕等。在高溫的腐蝕介質(zhì)中，晶界處的原子活性增加，更容易與腐蝕介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而增加了晶間腐蝕的傾向。溶液的酸堿度對(duì)Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為有著重要影響。在酸性溶液中，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕速率通常較快。這是因?yàn)樗嵝匀芤褐泻写罅康腍?，H?具有較強(qiáng)的氧化性，能夠與合金表面的Mg、Zn等元素發(fā)生反應(yīng)。Mg與H?反應(yīng)的電極反應(yīng)式為Mg+2H?\longrightarrowMg^{2+}+H?↑，Zn與H?反應(yīng)的電極反應(yīng)式為Zn+2H?\longrightarrowZn^{2+}+H?↑。這些反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致合金表面的金屬原子不斷溶解，加速腐蝕的進(jìn)行。隨著溶液酸性的增強(qiáng)，H?濃度增加，腐蝕速率也會(huì)相應(yīng)增大。在pH值為3的酸性溶液中，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕速率明顯高于pH值為5的酸性溶液。在酸性溶液中，合金表面的氧化膜也容易被破壞。Mg-Zn-Er合金表面的氧化膜主要由MgO、ZnO等組成，這些氧化物在酸性溶液中會(huì)與H?發(fā)生反應(yīng)，如MgO+2H?\longrightarrowMg^{2+}+H?O，ZnO+2H?\longrightarrowZn^{2+}+H?O，從而失去對(duì)合金基體的保護(hù)作用，使合金更容易受到腐蝕。在堿性溶液中，Mg-Zn-Er合金板材的腐蝕行為則較為復(fù)雜。當(dāng)溶液的堿性較弱時(shí)，合金表面會(huì)形成一層氫氧化鎂保護(hù)膜，反應(yīng)式為Mg+2OH?\