镁合金低温熔盐扩散铝涂层的热力学缺陷统计研究及其质量评价方法

Point defect is one of the most important factors in the corrosion resistance properties of Al coatings on Mg alloys. It could be divided into thermodynamics defects and kinetic defects, in which kinetic defects can be reduced by changing the experimental conditions,while thermodynamic defects are unavoidable under current temperature. Most of the experimental methods could not easily distinguish kinetic defects from thermodynamic defects. Therefore, the identification of kinetic defects in total defects is the key to evaluate the quality of Al coating.This project mainly includes: 1. Prepare Al coating on Mg metal surface, focusing on effects of the composition of molten salt and experimental conditions on coating defects. 2, Theoretically calculate the thermodynamic defects, where the key is the optimization of the formation energy En of defects，the segmenttation calculation method for the surface area increment and the evaluation of correlation error.3, Measure the kinetic defects: The samples were tested by the specific surface area method. The partial differentials of the reaction temperature T are carried out and the surface area with no respect to the defects will be excluded. Then the ratio of the kinetic defects to the total defects is calculated. A new Al-coating evaluation method is established to distinguish the dynamic defects in the total defects by Specific surface area method, which could not only extend the application of Al coating, but also provide reference for the studies of related coatings and defects.

点缺陷是镁合金表面铝镀层耐腐蚀性的重要影响因素。点缺陷分为热力学缺陷和动力学缺陷，其中动力学缺陷通过改变实验条件可减小，而热力学缺陷是在该实验温度下不可避免的。一般的实验方法无法区分热力学缺陷和动力学缺陷，这使得测量动力学缺陷占总缺陷中所占比例成为评价镀层质量的难点，需要采用创新性的测量技术。本项目的主要工作包括：1、镁表面镀铝：重点研究熔盐成分和实验条件对镀层缺陷的影响；2、热力学缺陷的理论计算：优化缺陷形成能En的计算方法，对热力学缺陷引起的表面积增量采用分段计算以及相关误差评估。3、动力学缺陷的测量：采用比表面积法对样品进行测试，通过对反应温度T的偏微分，排除与缺陷无关的表面积项，求算动力学缺陷占总缺陷中的比例。本项目通过比表面积法从总缺陷中鉴别出动力学缺陷，为镀层评价的难点问题提供了一种新的解决方法，这一方法的提出不仅可以扩展镁合金镀铝技术的应用，也为相关镀层及缺陷研究提供借鉴。

点缺陷是镁合金表面铝镀层耐腐蚀性的重要影响因素。点缺陷分为热力学缺陷和动力学缺陷，其中动力学缺陷通过改变实验条件可减小，而热力学缺陷是在该实验温度下不可避免的。一般的实验方法无法区分热力学缺陷和动力学缺陷，这使得测量动力学缺陷占总缺陷中所占比例成为评价镀层质量的难点，需要采用创新性的测量技术。本项目的主要工作包括：1、镁表面镀铝：重点研究熔盐成分和实验条件对镀层缺陷的影响，分析了熔盐成分、温度等对镀层稳定性的影响。对熔融物的荧光性质开展了功能化开发，制备出上下转换荧光材料和工业废水中有机物的吸附材料；2、热力学缺陷的理论计算：优化缺陷形成能En的计算方法，为减少计算工作量，采用化学键近似方法减少表面能的计算量。根据计算结果，以n为变量，Gibbs自由能为函数绘制了工作曲线，证明热力学缺陷引起的表面积增量采用分段计算以及相关误差评估等方法的合理性；3、动力学缺陷的测量：采用比表面积法对样品进行测试，通过对反应温度T的偏微分，排除与缺陷无关的表面积项，计算动力学缺陷占总缺陷中的比例。本项目通过比表面积法从总缺陷中鉴别出动力学缺陷，为镀层评价的难点问题提供了一种新的解决方法，这一方法的提出不仅可以扩展镁合金镀铝技术的应用，也为相关镀层及缺陷研究提供借鉴。此外，在本项目支持下，采用激光刻蚀技术在Al合金表面制备缺陷，验证了上述理论的可行性。缺陷引起材料表面浸润角的明显变化，成为表面缺陷新的校正方法，并可能在高寒高湿地区军民两用项目中得到应用。