【摘 要】
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随着国家经济实力的提升与科学技术的发展,各类合金在工程上的应用也经历了从发现到日益成熟的过程。近年来,随着在轻量化,环保及性能等方面对金属零件提出了更高要求,镁合金依据其低密度、高比强度高比刚度的优点,在结构轻量化要求较高的工程项目领域具有广阔的发展前景。表面机械研磨处理（SMAT）是一种在合金表面进行的一种剧烈塑性变形技术,可以在合金表面形成与基体结合紧密的梯度纳米结构,在提高合金强度的同时能够
【基金项目】
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国家重点研发计划"科技助力经济 2020"重点专项（SQ2020YFF0405156）； 山西省中央引导地方科技发展专项资金项目（YDZX20181400002967）； 山西省新兴产业领军人才项目； 山西省高等学校科技成果转化培育项目（TSTAP）；
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随着国家经济实力的提升与科学技术的发展,各类合金在工程上的应用也经历了从发现到日益成熟的过程。近年来,随着在轻量化,环保及性能等方面对金属零件提出了更高要求,镁合金依据其低密度、高比强度高比刚度的优点,在结构轻量化要求较高的工程项目领域具有广阔的发展前景。表面机械研磨处理（SMAT）是一种在合金表面进行的一种剧烈塑性变形技术,可以在合金表面形成与基体结合紧密的梯度纳米结构,在提高合金强度的同时能够保持较好的塑性,对提高合金表面性能有着重要作用。迄今,对于SMAT处理镁合金的研究大部分均集中在力学性能上,对腐蚀性能的研究则较少。含长周期堆垛有序（LPSO）结构的Mg-Y-Zn合金在SMAT处理后必然会得到更好的力学性能,然而LPSO相在变形过程中的变化以及SMAT处理后耐蚀性能的变化则需要进行进一步研究。本课题选取Mg-4Y-2Zn合金为研究对象,采用固溶处理对Mg-4Y-2Zn合金进行预先热处理以优化组织,随后将SMAT技术应用于铸态合金及固溶合金。通过OM、SEM、EDS及TEM研究了固溶处理前后以及SMAT处理前后Mg-4Y-2Zn合金的组织演变。采用析氢浸泡实验以及电化学测试研究了固溶处理及SMAT处理对合金腐蚀行为的影响,探讨了合金腐蚀行为变化的影响因素。得到结果如下:铸态Mg-4Y-2Zn合金中存在着W-Mg3Y2Zn3相以及层片状14H-LPSO相。经过固溶处理后,合金的晶粒尺寸随固溶温度的升高逐渐增大;W相的数量也逐渐减少,从连续的骨状逐渐转变为半连续状的短棒状和圆球状。14H-LPSO相在固溶温度高于400℃后消失,转变为了较长的针状层错（SFs）。三种合金的耐蚀性能排序为500℃固溶合金>铸态合金>400℃固溶合金。500℃固溶合金耐蚀性的提高是由于晶界及第二相减少,合金的腐蚀活性位点减少所导致的。而400℃固溶合金耐蚀性能大大降低则是晶界减少的有利作用远小于大量梭形的纳米级富YZn相的有害作用所导致的。SMAT处理后在三种合金表面均形成了梯度纳米结构,合金表面的晶粒尺寸约为30-100nm。铸态合金及500℃合金的变形机制相似:在变形初期主要由孪晶主导;在应力水平较高的中期则通过孪晶之间的交割以及位错在孪晶界及相界处的堆积在合金内形成亚晶;变形后期通过动态再结晶的方式将小角度晶界的亚晶细化为大角度晶界的纳米晶。400℃合金的变形机制与上述两者不同:400℃合金中大量的富YZn相的析出导致了镁基体层错能的升高,且大量的富YZn相界可以作为变形过程中的位错源来协调变形,因此400℃合金的变形主要由位错运动主导。位错在晶界以及富YZn相界处堆积,使合金内部形成大量位错缠结、位错墙等位错组态,在应力作用下,位错组态转变为亚晶,最终通过动态再结晶转变为纳米晶。SMAT处理后三种合金的耐蚀性能均显著降低,主要是由于SMAT处理后合金表面晶界、位错等缺陷的增加、第二相尺寸减小、表面粗糙度的升高及表面Fe污染所导致的。将SMAT处理合金表面磨去50μm后耐蚀性能的提高则主要是缺陷密度与残余压应力两者之间的竞争结果。
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