论文总字数：20745字

摘 要

随着时代的发展，铝及其合金因其具有密度低、塑形性高、耐腐蚀性和耐磨性好、回收程度高，对环境污染小等良好性能，使得铝合金在众多领域中得到广泛应用。铝合金较为活泼，在自然环境下会形成一层致密氧化膜，但在特定的腐蚀环境中，其耐蚀性能有待提高。尤其 因此，对铸造铝合金失效原因的分析以及探究铝合金表面孔缺陷对材料腐蚀性能的影响十分关键。在此基础上研究了微弧氧化技术对铸造铝合金耐蚀性能的改善作用。

本课题主要分析铝合金试样在冷冻液试样中的失效原因和对微弧氧化膜耐蚀性能的探究。通过扫描电子显微镜（SEM）和金相显微镜观察试样表面形貌，用X射线能谱分析(EDS)分析冷冻液成分，探究试样在冷冻液中的失效原因。通过极化曲线测试、电化学阻抗谱测试对比原始试样和微弧氧化样的耐蚀性对比来研究氧化膜耐蚀性能的改善机制，得出微弧氧化技术可以提高铝合金耐蚀性的结论。

微弧氧化可以在铝合金表面形成一层氧化铝的陶瓷层，这层氧化膜同样也可以在表面缺陷孔洞中也能够形成，进而避免了在试样孔洞内点蚀的发生。并且通过失重试验可以得出，经过微弧氧化的试样的腐蚀速率更低，这可以说明微弧氧化后试样整体的耐蚀性能更加突出，具有更好的实用意义。

关键词：铝合金 失效分析 耐蚀性 微弧氧化技术

Effect of Hole Defects on Corrosion Resistance of Al-Si Alloys and Modification

Abstract

Along with the development of the era, aluminum and its alloy because of its low density, high shaping property, good corrosion resistance and wear resistance, high recovery degree, the good performance of small pollution to the environment, making aluminum alloy has been widely used in many fields. Aluminum alloys are more active and will form a dense oxide film in the natural environment, but in a specific corrosion environment, the corrosion resistance needs to be improved. Especially for cast aluminum alloys, the defects produced by the casting have a strong destructive effect on the compactness of the oxide film on the surface of the aluminum alloy, and can significantly reduce the corrosion resistance of the aluminum alloy. Therefore, it is very important to analyze the causes of failure of cast aluminum alloys and to explore the influence of hole defects on the surface of aluminum alloys. On this basis, the effect of micro-arc oxidation on the corrosion resistance of cast aluminum alloys was studied.

This paper mainly analyzes the failure reason of aluminum alloy sample in cryogenic liquid sample and probes into the corrosion resistance of micro-arc oxidation film. Scanning electron microscope (SEM) and metallographic microscope were used to observe the surface morphology of the sample, and X-ray energy spectrum analysis (EDS) was used to analyze the composition of the freezing solution, so as to explore the failure reason of the sample in the freezing solution. By polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy testing compared to original sample, and the corrosion resistance of micro-arc oxidation samples compared to study to improve the performance of oxide film corrosion resistant mechanism, it is concluded that the micro arc oxidation technology can improve the corrosion resistance of aluminum alloy.

Micro-arc oxidation can form a layer of aluminum oxide ceramic on the surface of aluminum alloy. This layer of oxide film can also be formed in the surface defect hole, thus avoiding pitting corrosion in the sample hole. And through the weightlessness test, it can be concluded that the corrosion rate of the sample after micro-arc oxidation is lower, which shows that the overall corrosion resistance of the sample after micro-arc oxidation is more prominent and has a better utility.

Key Words: Aluminum alloy; Failure analysis; Corrosion resistance; Micro-arc oxidation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2铝合金常见腐蚀 1

1.2.1均匀腐蚀 1

1.2.2点腐蚀 1

1.3分散缩孔 3

1.3.1缩孔以及缩松 3

1.3.2产生缩孔缩松的因素 3

1.4常见Al-Si合金的表面处理 4

1.4.1微弧氧化 4

1.4.2微弧氧化成膜理论 4

1.4.3制备氧化膜的主要影响因素 6

1.4.4微弧氧化的局限性 7

1.5研究意义及目的 7

第二章 实验内容和方法 8

2.1实验材料及仪器 8

2.1.1实验材料和试剂 8

2.1.2实验设备及仪器 8

2.2实验工艺及流程 8

2.2.1前处理 9

2.2.2试样失效分析 9

2.2.3微弧氧化 9

2.3实验材料的测试和表征方法 10

2.3.1氧化膜表面形貌观察 10

2.3.2氧化膜的电化学性能测定 10

2.3.3 失重实验 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1冷冻液对来样铝合金造成腐蚀的原因分析 13

3.1.1 来样铝合金的表面形貌 13

3.1.2 冷冻液成分分析 15

3.1.3浸泡后铝合金表面形貌 16

3.2微弧氧化后试样的表面形貌及耐蚀性能的表征测试 17

3.2.1微弧氧化后试样的表面形貌 17

3.2.2电化学测试 17

3.2.3失重试验 20

3.2.4表面形貌和断面形貌观察 22

3.2.5电偶腐蚀 23

3.3结论 24

参考文献 26

致谢 29

第一章 绪论

1.1引言

铝合金以其良好的外观性、延展性、耐蚀性和低密度等性能被广泛应用于装饰材料、手机、汽车、航天等领域。但随着铝在工业生产中的广泛应用，虽然铝易在空气中会在表层形成一层致密的氧化膜从而使其具有一定的耐蚀性，但在一些强酸强碱气氛中，铝的自然氧化膜层的耐蚀性会大大降低，从而使得铝表面出现腐蚀甚至失效。铝能够被广泛应用的另一个主要原因是由于低强度的铝材料可以通过合金化或热处理方式获得具有低密度和高机械强度铝合金，从而提升了铝合金在结构材料上的应用领域。但是，在合金化的同时，添加合金金属如铜，锌或镁会大大增加铝对腐蚀的敏感性，加剧铝合金的腐蚀。因此，如何改善铝合金乃是性能就显得尤为重要。

铝硅合金具有良好的铸造性、气密性以及流动性，同时热裂纹倾向性小、收缩率小，所以常被作为铸造铝合金来使用。合金在热处理和变质处理后，其耐腐蚀性和机器加工性能会提高。硅在铝硅合金中起主导作用但过量的硅会使合金中出现针状的共晶硅组织，并出现大块的、形状为多角形的初晶硅，这会导致铝硅合金的塑性以及强度降低，机械性能下降；适量的硅在加入到合金中则可以获得较好的组织流动性，较低的表面收缩率同时可以降低合金的热裂纹倾向现代的工艺在保证其稳定性的前提下，大都采用变质处理，热处理或精密铸造等方法达到调节组织形态和分布的目的，进而得到优良的铝硅合金组织，提到其综合的机械加工性能。

1.2铝合金常见腐蚀

1.2.1均匀腐蚀

铝合金浸入溶液中会出现均匀腐蚀的现象。腐蚀进行的速度并不统一，不同的腐蚀速度，而在金属的表面也会有干净和出现腐蚀涂层两种情况。通过测量金属在进行腐蚀前与腐蚀后的厚度和质量变化就可以分辨出腐蚀的具体类型。

1.2.2点腐蚀

若腐蚀有易于分辨的区域性特点，这样的被称为点腐蚀，其特点为腐蚀仅在一个区域内进行。它属于腐蚀中的局部腐蚀，主要表现形式为出现针状或点、孔状的腐蚀。点腐蚀是一种独特的阳极反应，在发生点腐蚀的位置存在使腐蚀继续发生的条件，也被称为自催化反应。当钝化金属表面的钝化膜出现局部破坏时更容易出现孔蚀现象。点腐蚀最易发生的环境为溴离子与氯离子较多的淡水，中性水溶液或海水。在造成铝合金腐蚀的原因中，溴离子和氯离子起主要作用，并且在点蚀电位小于电位时，二者对金属的局部侵蚀采用了相同的方法。此外，合金和介质不同点腐蚀程度不同，严重时会穿孔。 通常用在规定面积内计算点腐蚀的数量和测量点腐蚀的深度鉴定点腐蚀试样，腐蚀常常伴随其他类型的腐蚀，所以鉴定它往往比较困难。

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