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西安交大科研人员发明镁合金防腐蚀新技术

2018-10-15 15:07:02 作者:李阳波
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在镁合金表面制备纳米级碳酸镁防护层原理图。(西安交大供图)

记者15日从西安交通大学获悉,该校科研人员近日突破困扰镁合金行业发展多年的关键技术瓶颈,成功在微纳尺度镁合金表面制备出致密、强韧和牢固的纳米级保护层,有效防护镁合金免受腐蚀,为研制新型高强韧耐蚀镁合金提供了全新的技术思路。据悉,该研究得到了国家重点研发项目、国家自科学基金和陕西省重点产业创新链等项目的共同资助,最新一期的国际权威杂志《自然·通讯》刊登了这一突破性成果。
 
据了解,镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金,密度小,强度高,弹性大,是实用金属中最轻的金属,被广泛应用于航空、航天、运输、化工等领域。但是由于其耐蚀性能差,在大气环境常温下就会发生腐蚀现象,如何在镁合金表面制备出兼顾腐蚀防护、高强韧性的牢固的保护膜层,是困扰镁合金行业的关键技术瓶颈。
 
据西安交大研究团队负责人单智伟教授介绍,腐蚀防护是镁合金行业的核心课题之一,尽管现有技术可以制备出抗蚀性良好的防护膜层,但这类膜层往往比较脆,容易在服役过程中破碎和脱落。多年来,西安交通大学微纳米尺度材料行为研究中心和陕西省镁基新材料工程研究中心,依托陕西榆林丰富的镁资源和产业优势,开展了一系列基础研究和技术革新,助力陕西金属镁产业的转型升级,同时亦着手深入研究并开发新型镁合金防护膜。单智伟表示,从立项之日起,该项目的目标就是从化学反应的基本原理出发,研发可在镁合金表面长出致密、强韧和牢固的防腐层的新技术。
 
据悉,三年前,该研究团队去榆林考察镁的生产工艺时,了解到用来生产金属镁的原材料矿石——碳酸镁本身就是一种高强度、耐腐蚀的物质。随后,单智伟教授提出了在镁合金表面制备纳米级碳酸镁膜来实现腐蚀防护的想法。在团队的共同努力之下,研究人员利用电子束辐照技术,成功地让二氧化碳在室温下与镁合金表面的原生氧化层或腐蚀产物发生反应,生成一层致密、牢固的纳米级碳酸镁层。实验测试表明,这种纳米膜可使测试样品的腐蚀电流降低约三个数量级,自腐蚀电位降低约一倍。与此同时,长有这种纳米膜的微纳尺度样品的屈服强度提升了近两倍,连续变形能力提升了五倍,抗氧化温度提升了200℃。这种方法简单易行、绿色环保,为新型耐腐蚀镁合金的研制提供了全新的技术思路。

责任编辑:莫英

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