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德國(guó)穆爾MURR鎂合金焊接接頭
焊接和腐蝕、防護(hù)問(wèn)題與鎂合金的應(yīng)用密切相關(guān)，隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，已逐步實(shí)現(xiàn)了鎂合金與同質(zhì)及異質(zhì)材料之間的可靠連接。而鎂合金焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，必然面臨焊接接頭在服役中的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題。

德國(guó)穆爾MURR鎂合金焊接接頭
目前關(guān)于鎂合金腐蝕機(jī)制與防護(hù)技術(shù)的研究主要集中在基體上，針對(duì)具有復(fù)雜微觀組織演變以及結(jié)構(gòu)差異特征的鎂合金焊接接頭的腐蝕行為與防護(hù)機(jī)制的研究開展較少。因此系統(tǒng)開展鎂合金同質(zhì)與異質(zhì)焊接接頭的腐蝕行為與防護(hù)技術(shù)的研究，對(duì)于揭示接頭的腐蝕機(jī)制、評(píng)價(jià)接頭在服役過(guò)程中的可靠性、科學(xué)指導(dǎo)接頭防護(hù)技術(shù)的選擇以及提高接頭的服役壽命，具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。以鎂合金-鎂合金、鎂合金-鋁合金和鎂合金-鋼焊接接頭作為研究對(duì)象，分析了鎂-鋁系鎂合金同質(zhì)與異質(zhì)焊接接頭在NaCl作為腐蝕介質(zhì)中的腐蝕行為，總結(jié)了威脅焊接接頭性能的關(guān)鍵部位的腐蝕規(guī)律，闡明了焊接接頭的腐蝕機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，采用電弧噴涂（熱擴(kuò)散作用）技術(shù)，通過(guò)在鎂合金同質(zhì)與異質(zhì)接頭表面制備金屬間化合物涂層或鎂-鋁異質(zhì)雙絲涂層，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接接頭的有效防護(hù)，并系統(tǒng)研究了涂層對(duì)接頭的防護(hù)機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 從焊接過(guò)程中的組織演變對(duì)于接頭腐蝕行為影響的角度，系統(tǒng)研究了低功率YAG激光+鎢極氬弧焊（TIG）復(fù)合熱源焊接的鎂合金-鎂合金接頭在NaCl溶液中的腐蝕特征。研究發(fā)現(xiàn)：焊縫、熱影響區(qū)中的組織演變和接頭差異對(duì)接頭腐蝕行為的變化產(chǎn)生重要影響，但是接頭各區(qū)均以點(diǎn)腐蝕特征為主，焊縫、熱影響區(qū)的腐蝕產(chǎn)物仍以Mg（HO）2為主。首先，AZ31-AZ31接頭中焊縫內(nèi)部的晶粒細(xì)化作用導(dǎo)致該區(qū)在5%NaCl溶液中雖然腐蝕電位變化不大，但腐蝕電流密度由基體324×10-5A·cm-2下降至6.741X 10-6A·cm-2;其次，鋁含量較高的鎂-鋁系鎂合金焊縫中β相呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，有助于在腐蝕過(guò)程中形成耐腐蝕屏障，對(duì)焊縫腐蝕行為的提高起到了決定性作用，例如AZ91-AZ91焊縫在5%NaCl溶液中雖然電位變化不大，但腐蝕電流密度由基體624×10-5A·cm-2下降至213×10-6A·cm-2；再次，接頭結(jié)合形式的差異也會(huì)影響接頭的腐蝕行為，搭接接頭焊縫邊角處的高腐蝕傾向性，直接威脅接頭在服役中的可靠性。此外，鎂合金-鎂合金焊接接頭中，熱影響區(qū)附近極易受到腐蝕侵蝕，威脅接頭性能，在接頭服役過(guò)程中需要重視。從焊接過(guò)程中組織演變、電偶腐蝕對(duì)鎂合金異質(zhì)接頭腐蝕行為，尤其是接頭界面腐蝕行為影響的角度，研究了鎂合金-鋁合金、鎂合金-鋼異質(zhì)金屬焊接接頭的腐蝕特征。研究發(fā)現(xiàn)：對(duì)于鎂-鋼焊接接頭，高電位陰極相在焊縫中的形成，增加了其附近區(qū)域的點(diǎn)腐蝕傾向，降低了焊縫自身的耐腐蝕性，晶粒細(xì)化對(duì)于接頭腐蝕行為的影響幾乎可以忽略，例如鎂-鋼焊接接頭中，鋼飛濺的卷入使焊縫在5%NaCl溶液中，不僅電位降低，且腐蝕電流密度由鎂合金基體區(qū)域135×10-5A.cm-2升高至741×10-4A.cm-2；對(duì)于鎂-鋁接頭，金屬間化合物過(guò)渡層的生成，使其結(jié)合區(qū)表現(xiàn)出了*的耐腐蝕性。 此外，電偶腐蝕作用對(duì)接頭的腐蝕破壞，尤其是界面區(qū)域的腐蝕破壞不容忽視。無(wú)論對(duì)于機(jī)械連接為主的鎂-鋼焊接接頭，還是冶金連接為主的鎂-鋁焊接接頭，腐蝕破壞zui為嚴(yán)重的界面均發(fā)生在鎂合金靠近高電位相或金屬一側(cè)。鑒于鎂-鋁金屬間化合物在提高鎂-鎂接頭中焊縫、鎂-鋁接頭結(jié)合區(qū)耐腐蝕性方面發(fā)揮的重要作用，提出電弧噴涂鋁涂層及后續(xù)熱擴(kuò)散技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鎂-鋁金屬間化合物層在鎂-鎂焊接接頭表面的均勻?qū)訝罘植迹芯苛送繉訉?duì)于鎂-鎂接頭的防護(hù)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：鎂-鋁金屬間化合物層的形成，改善了單純鋁涂層對(duì)接頭的防護(hù)效果，使涂層在5%NaCl溶液中腐蝕電位較熱擴(kuò)散作用前升高了0.08V左右，且腐蝕電流密度下降了1個(gè)數(shù)量級(jí)（即60×10-4 A.cm-2下降至60×10-5A.cm-2）；同時(shí)涂層與焊接接頭之間的結(jié)合方式由機(jī)械結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)橐苯鸾Y(jié)合，斷裂位置發(fā)生在靠近鋁涂層一側(cè)的金屬間化合物過(guò)渡層內(nèi)，結(jié)合強(qiáng)度由不足4MPa升高到6MPa以上。此外，由于涂層的腐蝕電位要高于鎂合金焊接接頭，因此涂層主要依靠自身高耐腐蝕性對(duì)焊接接頭起到物理隔離作用。提出鎂-鋁異質(zhì)雙絲電弧噴涂及后處理技術(shù)，利用涂層自身中鎂、鋁片層之間的擴(kuò)散反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)鎂-鋁金屬間化合物在鎂合金異質(zhì)金屬接頭表面的均勻分布，研究涂層對(duì)于鎂合金異質(zhì)接頭的防護(hù)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：鎂-鋁異質(zhì)雙絲電弧噴涂涂層均勻致密，由鎂、鋁交錯(cuò)的片層組織構(gòu)成。涂層具有高耐腐蝕性和低電位的特征，鋁片層在腐蝕過(guò)程中會(huì)形成耐腐蝕性屏障，起到提高整個(gè)涂層耐腐蝕性的作用；而鎂片層起到降低整個(gè)涂層電位的作用，使涂層的開路電位比鋁合金還低300mV。熱擴(kuò)散處理后，可以形成以鎂-鋁金屬間化合物為主的涂層，提高了涂層的耐腐蝕性以及微觀硬度（200HVo.5.

德國(guó)穆爾MURR鎂合金焊接接頭
采用鎂-鋁異質(zhì)雙絲涂層作為物理隔離保護(hù)層進(jìn)行防護(hù)的鎂-鋁焊接接頭，在5%NaCl溶液腐蝕2h后，接頭承受載荷幾乎未發(fā)生變化；采用熱擴(kuò)散后形成的鎂-鋁金屬間化合物層保護(hù)的鎂-鋼接頭，在5%NaCl溶液腐蝕3h后，接頭載荷波動(dòng)不大（由8kN降為5kN），表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。