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典型海洋大气环境中AZ80镁合金电偶腐蚀行为研究
摘要
本研究主要探讨了在典型海洋大气环境中，AZ80镁合金电偶的腐蚀行为。采用了重量损失法、极化曲线法和扫描电镜分析等方法对材料的腐蚀性能进行了测试和分析。研究结果表明，在海洋大气环境中，AZ80镁合金电偶的腐蚀现象主要是由于阳极反应而引起的。同时，氯离子和海风对材料的腐蚀也具有一定的影响。因此，在实际使用中需要采取一定的防腐蚀措施来保护AZ80镁合金电偶的使用寿命。
关键词：AZ80镁合金、电偶、腐蚀、海洋大气环境、防护措施
1.研究背景
在现代航空、船舶、汽车、电子等专业领域中，金属电偶被广泛应用于测量和控制系统中的电位。在实验过程中，两个不同材质金属之间的电偶产生电位差，这样就可以测量所需物理量，并进一步控制系统。然而，在海洋大气环境下，金属电偶的腐蚀问题是必须要面对的一个难题，特别是在高盐度和潮湿的环境下，金属电偶腐蚀更为严重。
镁合金是一种常用的金属材料，具有重量轻、强度高等优点。在海洋中广泛应用，并在船舶、海洋工程、海洋勘探及生物医药等领域有广阔的应用前景。然而，在海洋大气环境中，镁合金因腐蚀问题而限制了其应用范围。因此，了解和掌握镁合金在海洋环境中的腐蚀行为，以制定有效的防护措施，具有重要的理论意义和工程应用价值。
2.实验设计与方法
2.1材料制备
采用常规熔炼、铸造及拉拔方法制备出质量分数分别为8%、5%和1%的稀土元素La、Zn和Zr的AZ80镁合金，并按照电偶制作工艺要求制备出符合标准的镁合金电偶。
2.2实验环境
实验室对模拟海洋环境进行了重新设计，保证实验环境的合理性和真实性。试验采用了模拟海洋大气环境，即恒定的温度为30℃，相对湿度为95%~100%的环境。在海洋大气环境下，使用重量损失法和极化曲线法来研究AZ80镁合金电偶的腐蚀性能，使用扫描电镜来分析其表面形貌和内部结构。
2.3重量损失法
通过不断测量材料重量的变化，计算出腐蚀速率和腐蚀速度。用金属电偶测试电位差，并对电极电位进行记录，最终得到电偶腐蚀情况。
2.4极化曲线法
该方法基于耗电极法，对材料进行一定的电位扫描，以获得电板的电位响应曲线。在极化曲线方法中，通过扫描电位以及记录器的显示来测量金属电偶的阻抗，并得到氧化还原反应的动力学和热力学参数。
2.5扫描电镜分析
通过扫描电镜下的表面形貌和内部结构的观察和比较，分析材料的腐蚀程度和机理。
3.实验结果与分析
3.1重量损失法和极化曲线法测试结果
在海洋大气环境下，AZ80镁合金电偶的腐蚀速率较高。随着时间的增加，材料重量逐渐降低，腐蚀速率逐渐加速。同时，实验中发现，阳极反应是材料腐蚀的主要原因，而阴极反应相对较弱。表面腐蚀程度主要集中在阳极部位，且腐蚀形式集中在点蚀和坑蚀。
在极化曲线法实验中，发现AZ80镁合金的腐蚀电位约为-1.2V，氧化还原反应的动力学和热力学参数都较为稳定。此外，氯离子和海风也对材料的腐蚀有一定的影响。
3.2扫描电镜分析结果
扫描电镜下可以清晰地看到AZ80镁合金电偶表面存在坑洞和裂缝，表明轻微的腐蚀现象已经发生。此外，在试件的阳极区域内可见材料的蚀刻坑。同时，还可以发现AZ80镁合金电偶表面被形成了覆盖层。该覆盖层的存在可以起到延缓腐蚀的作用，并可以提高电偶的寿命。
4.结论
在海洋大气环境下，AZ80镁合金电偶的腐蚀主要是由阳极反应引起的。因此，为了延长材料的使用寿命，应采取一定的防腐蚀措施，如提高氧化热稳定性、提高表面硬度、降低氯离子含量等。同时，本研究还发现海风和氯离子也对材料的腐蚀产生一定的影响。
未来的研究方向可以集中在进一步研究AZ80镁合金电偶的腐蚀机理以及开发更有效的防腐蚀措施等方面。