一种大幅度协同提高镁合金强度和耐蚀性能的制备方案

2022年10月3日，Nature Communications在线发表了上海交通大学材料科学与工程学院轻合金研究所材料智能设计与加工研究室曾小勤教授团队的研究成果Towards development of a highstrength stainless Mg alloy with Al-assisted growth of passive film。该研究通过合金化设计，在镁合金表面引入具有持久钝化效果的保护膜层，并提出一种大幅度协同提高镁合金强度和耐蚀性能的制备方案，颠覆了人们对镁合金合金化在提高强度的同时会因电偶腐蚀大幅度损失耐蚀性的传统认知。

该团队选择典型的高强Mg-Y系合金为研究对象，基于两点假设选取Al元素进行微合金化改性： （1）Al元素的添加能在Mg-Y合金中形成原位自生的Al2Y颗粒细化晶粒和长周期堆垛有序结构（LPSO）强化相，可以显著提升铸造和变形Mg-Y-Al合金的强度并维持良好的塑性； （2）溶解后的Al元素比Zn等元素在镁合金表面具有更快的沉积速率，有利于促进腐蚀环境中镁合金表面成膜，并采用传统的重力铸造和挤压变形方式制备出屈服强度达350 MPa，延伸率达8%和腐蚀速率低于0.2 mm·y-1（失重）的高强不锈镁合金，这些性能组合优于目前公开报道的镁合金。该研究成果已申请中国发明专利（授权专利号：ZL202010198047.9）和PCT美 国 专 利（公 开 专 利 号：PCT/CN2021/080828）。

左图为Mg-11Y和Mg-11Y-1Al合金的耐蚀机理示意图。