鎂合金被譽為“21世紀的綠色工程材料”，其具有密度小、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性能好、導熱性能好、減震性能高等諸多優點，但是，鎂合金標準電極電位較低，化學穩定性較差，容易在介質環境中發生腐蝕破壞（尤其是應力腐蝕開裂），嚴重影響了其工業應用及產業化。

    那么，鎂合金SCC敏感性影響因素究竟有哪些呢？

    1 合金元素

    研究表明，純鎂并不發生應力腐蝕開裂，不同合金元素對鎂合金的應力腐蝕開裂敏感性的影響不同。

    含Zr的鎂合金一般不會發生應力腐蝕開裂，而Zn會誘發鎂合金的應力腐蝕開裂；Mg-Mn系鎂合金一般在潮濕、含氯化物、鉻酸鹽等環境中才會發生應力腐蝕開裂。但由于形成的AlMnFe相對于基體相顯貴性，AM60鎂合金微觀腐蝕形貌更加局部化。

    同時，Mn的固溶效果差、易偏析，容易降低材料塑性。鎂合金本身因六方晶格排列塑性就偏低，進一步降低塑性會大大影響此類鎂合金的產業應用。Fe在鎂合金中的危害性通常最大，形成的FeAl彌散在晶粒內構成陰極，在應力腐蝕條件下易形成腐蝕電池；鎂合金中Al含量在1.5 wt.%-6 wt.%時，其應力腐蝕的敏感性隨Al含量增加而增加。

    第二相在Mg-Al系鎂合金中的穿晶應力腐蝕開裂扮演著重要的角色。Mg-Al系及Mg-Al-Zn系鎂合金有著較高的敏感性，由于此合金易形成非連續的不均勻第二相Mg17Al12，它具有較基體更正的氫過電位，從而充當陰極造成基體腐蝕。

    稀土元素能夠抑制Al在晶界的偏聚（稀土的團聚效應使之與稀土形成了稀土化合物），從而降低第二相Mg17Al12的含量，提高鎂合金的應力腐蝕開裂抗力。選擇合適的合金成分，對降低鎂合金應力腐蝕開裂敏感性意義重大。

    2 腐蝕環境

    鎂合金對不同環境及環境中的不同離子的應力腐蝕開裂敏感性不同。在鄉村大氣環境下，AZ91鎂合金保持很強的應力腐蝕開裂敏感性；在蒸餾水環境中，其敏感性依舊很強。

    通常實驗室采用3.5%NaCl+2%K2Cr2O7 的溶液加速測試鎂合金的應力腐蝕開裂敏感性。Cr2O7-2促使表面的鈍化，Cl-則會破壞局部鈍化膜，兩者的配比決定了鎂合金表面成膜、膜局部破壞而產生較大腐蝕電流的局部腐蝕的可能性。

    Cl-加速電化學的進程，在含有Cl-等的腐蝕環境里，鎂合金表現出明顯的應力腐蝕敏感性。

    一般而言，F-對鎂合金具有緩蝕作用，高濃度的F-可促進修復破損的膜層，但鎂合金在KHF2 溶液中則有應力腐蝕開裂傾向。

    3 應力應變

    鎂合金在加工制造、焊接、裝配中均會留有一定的殘余應力。這部分殘余應力的存在會降低材料承受的外界載荷，引起裂紋的萌生、擴展。一般應變集中在開裂尖端處，阻止了開裂尖端處的二次鈍化，促進陽極的快速溶解。

    材料表面存在周向溝痕或疲勞裂紋時，易引起應力集中，提高材料的應力腐蝕開裂敏感性。高內應力促使膜層開裂，導致材料表面產生點蝕。裂紋的擴展速度與應力場強度因子存在著一定的關系。

    鎂合金不存在明顯的應力門檻值，即在應力狀態下，無論是表面產生點蝕，還是因位錯運動、晶格畸變造成的表面膜破裂均會產生應力腐蝕開裂傾向。應變速率對鎂合金的應力腐蝕開裂也有著較大的影響，不同應變速率下對應的機理亦不相同。

    應變大量集中、堆積于滑移面附近，促使了該位置的鎂的溶解，通常表現為自腐蝕電流的升高、腐蝕速率加快。腐蝕電流的提高破壞了表面膜層，導致局部膜破裂。鎂合金的塑性較差，過大的應變速率則導致電化學作用減弱，鎂合金直接發生塑性斷裂。

    4 加工工藝

    一般而言，鎂合金鍛件比鑄件有著更高的應力腐蝕開裂敏感性，快速凝固制件則比鑄件敏感性要小。室溫裝配、軋制會產生較多的殘余應力，材料的敏感性增加。

    低溫退火可降低鎂合金制件的殘余應力，降低材料的敏感性，但往往會促使材料內部氫的聚集，增大氫脆的傾向。雖然鎂合金具有較高的導熱性能，但焊接、熱處理時若冷卻不均，熱應力的作用依然會在材料內留下一定的殘余應力。適當的熱處理會均勻和細化組織，同時形成均勻彌散分布的金屬間化合物，提高鎂合金抗應力腐蝕開裂的能力。

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責任編輯：王元

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