Al-In-X(X=Er,Zn)体系相图、相结构及体系富铝合金电化学行为研究

The corrosion and protection of steels and iron structure used marine, soil and salt fog environment were received widespread attention. Aluminum-based alloy is the desirable sacrificial anode material for the protection to the steels and iron structure due to its good properties and the abundant source. But the foundmental research of aluminum-based sacrificial alloy is still remians to be further explored. This project is developed by using heavy rare earth Er as the alloy element of aluminum-based sacrificial alloy, which is the the distinctive resources in Guangxi. Based on the previous part of phase diagram work of Al-In-Er and the Al-rich Al-In-Zn, this work will complete the ternary phase diagram of Al-In-X（X=Er，Zn） and the collection of thermodynamic data systematically by using experimental method and CALPHAD computins technology. The phase equilibra of the ternary alloy sieries will be established. The structure of segregation phases of the Al-rich Al-In-X（X=Er，Zn） alloy will be investigated. Then the alloy of segregation phase alloy and the simulated sacrificial anode alloy will be prepared and the electrochemical behavior of segregation phase in the simulated alloy also be investigated. Based on the above invetigation, a deep understanding will be gained on the relationship of the structure and performance, and provides the new evidence for the dissolving mechanism and performance improvement of sacrificial alloy.

海洋、土壤、盐雾等环境下使用的钢铁结构件的腐蚀与防护日益受到广泛重视。铝基阳极性能优越、来源丰富，是钢铁结构件理想的牺牲阳极保护材料，但其基础研究仍然有待探索。本项目以广西特色的重稀土Er金属作为Al-In-Zn牺牲阳极的合金元素，在前期开展的Al-In-Er体系相图部分工作和Al-In-Zn三元富铝角的基础工作上，将实验测定和CALPHAD计算技术结合，系统完善Al-In-X（X=Er，Zn）三元体系相图和热力学数据积累，构筑三元体系相平衡关系；研究Al-In-X（X=Er，Zn）体系富铝合金中偏析相的结构，制备偏析相合金和模拟阳极合金，探讨模拟合金中偏析相的电化学行为；以此为基础，探索研究不同条件下Al-In-X（X=Er，Zn）体系富铝合金的电化学行为，以期得到合金组织、结构与性能关系的深入理解，探索牺牲阳极合金的溶解机理和性能提升基础。

海洋、土壤、盐雾等环境下使用的钢铁结构件的腐蚀与防护日益受到广泛重视。铝基阳极性能优越、来源丰富，是钢铁结构件理想的牺牲阳极保护材料。本项目以广西特色的重稀土Er金属作为Al-Zn-In牺牲阳极的添加元素，在前期工作基础上，研究了Er对Al-Zn-In阳极的组织演变及性能影响机制。主要研究内容与重要结果、关键数据摘要如下：. （1）初步确定了Al-In- Er三元体系相图框架。未发现有新的三元化合物存在，Al-In-Er三元体系含有5个确定的三相区，分别是Al+In+Al3Er，Al2Er+Al3Er+ErIn3，In+ErIn3+Al3Er，Al2Er+Al3Er+ErIn3，AlEr+Er2In+Al2Er3，两个推测的三相区是AlEr+Er2In+Al2Er3，Al2Er+AlEr+ErIn3。（2）研究了Er对Al-Zn-In合金铸态组织影响。随着Er含量的逐渐增加，合金铸造组织尤其是枝晶得到不同程度的细化，其形态由粗大状向长条状至细小直至等轴状过渡；枝晶间相的数量逐渐增多，且形态由断续状逐渐向连续网状变化。（3）研究了铸态阳极合金的电化学极化特性、电化学阻抗谱、电流效率、硬度，以及Al3Er模拟合金的性能。一定量的Er可以提高阳极的耐腐蚀性，同时阳极均处于活性区，能够不断溶解；合金电流效率以Al-5Zn-0.03In-1Er最高；腐蚀形貌均匀性以4号，6号较佳；合金硬度随着Er含量增加而增加；Al3Er的钝化作用可能会导致铸态Al-5Zn-0.03In-xEr合金腐蚀电位偏移，自腐蚀电流减小，使合金腐蚀减缓。（4）研究了不同热处理制度下Al-5Zn-0.03In-1Er阳极合金的组织演变及电化学行为。合金在640℃下铸态晶界析出物基本消失，取而代之的是球笼状和点状析出相弥散分布在α-Al基体中；在640℃保温后，极化曲线的腐蚀电位明显负移，自腐蚀电流密度上升；随着640℃下保温时间的延长，合金在晶界中析出大量的含Al，Zn，Er未知相，有可能是新的三元相。. 项目所取得结果的科学意义：初步绘制Al-In-Er三元合金相图的400℃等温截面；揭示了Er对Al-Zn-In的组织演变、电化学行为、电流效率的影响机制；揭示了高温处理工艺条件对Al-Zn-In-Er阳极合金组织演变及电化学行为的影响；发现了一种含Al、Zn、Er的未知相，可能是一种新三元相。