朱建鋒， 潘博煒， 茍永妮， 秦　毅， 姜　濤， 楊　波， 鹿　蕭

(陜西科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安　710021)

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鎂含量對(duì)Al-Ga-Sn-Mg合金可溶解性能的影響

朱建鋒， 潘博煒， 茍永妮， 秦毅， 姜濤， 楊波， 鹿蕭

(陜西科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安710021)

摘要：采用高溫熔融工藝制備了添加不同Mg含量的鋁合金材料.借助XRD，SEM及EDX等測(cè)試手段分析了不同Mg含量添加對(duì)可溶解鋁合金材料顯微結(jié)構(gòu)及相組成的影響規(guī)律；分析了不同Mg含量添加及水溫對(duì)合金可溶解性能的影響；探討了合金與水反應(yīng)的溶解機(jī)理.研究結(jié)果表明：不同含量的Mg元素對(duì)合金的顯微結(jié)構(gòu)和物相有著顯著影響；合金在不同水溫下的溶解速度隨著Mg含量的增加，呈現(xiàn)先增大后減小的峰值變化趨勢(shì);并且在Mg含量為3 wt%時(shí)，溶解速度達(dá)到最大值.合金擁有較高的溶解速度的原因是Mg2Sn相和周邊鋁基體相之間的電化學(xué)腐蝕反應(yīng).

關(guān)鍵詞：可溶解鋁合金； Mg含量； 溶解性能； 反應(yīng)機(jī)理

0引言

最近10年間，大量可溶解材料廣泛應(yīng)用于石油勘探領(lǐng)域.在石油勘探過程中，對(duì)井身下的多個(gè)關(guān)鍵部位采用了大量的工具.許多情況表明，其中可溶解材料(例如能夠隨時(shí)間而分解的材料)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是符合要求的,例如，可能僅是暫時(shí)需要、并且在其失效后將需要相當(dāng)多的人力用于其回收的構(gòu)件可以方便地由可溶解材料制成.如果所述構(gòu)件被設(shè)計(jì)為在其已經(jīng)完成其效用后可在不同的井筒環(huán)境下降解，那么就可以節(jié)約大量時(shí)間和資金.與其中許多可以在井身環(huán)境下溶解的高分子材料相比，金屬材料具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，該機(jī)械強(qiáng)度對(duì)于生產(chǎn)油田構(gòu)件來說是必要的，因?yàn)樵擃愑吞飿?gòu)件可能要承受在井下存在的高壓和高溫[1].

先前的研究者研究了大量二元合金體系(例如Al-Sn,Al-Ga,Al-In,Al-Pb，等)，這類二元合金在室溫下可以和水反應(yīng)，具有比純鋁更高的活性[2-7].同樣四元合金體系的研究也在進(jìn)行，Woodall等[8-10]發(fā)現(xiàn)Al-Ga-In-Sn四元合金之所以在室溫下與水反應(yīng)是因?yàn)楹辖鹬写嬖贕a-In-Sn液相，Ga-In-Sn液相[11]可以抑制基體鋁的氧化進(jìn)而使其可以持續(xù)與水反應(yīng).Wang等[12]研究分析Al-Ga-In-Sn四元合金的微觀組織由柱狀的鋁基體相和均勻分布在鋁基體表面的Ga-In-Sn(GIS)顆粒相組成，鋁的納米顆粒通過Ga-In-Sn相擴(kuò)散到反應(yīng)區(qū)域以此來持續(xù)進(jìn)行鋁水反應(yīng).同時(shí)，Marya等[13-15]近期公開了一系列的可溶解金屬材料，該材料可以包含選自以下的活性金屬，即元素周期表第Ⅰ和Ⅱ族中的金屬及合金化產(chǎn)物，例如，鎵(Ga)、銦(In)、鋅(Zn)、鉍(Bi)和鋁(A1).

目前，四元合金是可溶解金屬材料的研究重點(diǎn).但是在目前的研究中，存在低熔點(diǎn)的液相，這會(huì)導(dǎo)致材料具有較低的機(jī)械強(qiáng)度，所以目前研究的四元合金并不適合于石油開采工業(yè)，所以本文將制備一種不存在低熔點(diǎn)液相的合金，以期其具有和石油開采相適用的機(jī)械強(qiáng)度，并且具有隨時(shí)間而溶解的特性.

金屬鎂含量對(duì)鋁合金溶解性能有重要的影響[16,17].鎂是一種可以活化鋁水反應(yīng)的添加劑，向鋁合金材料中添加鎂為輔助元素，認(rèn)為添加鎂元素過多，在組織上形成通道，加速腐蝕溶解[18,19].對(duì)Mg元素含量高的合金性能探索表明[17]，Mg元素能夠破壞鋁的鈍性，使電位負(fù)移.因此，添加金屬鎂在可溶解合金中已經(jīng)越來越受到廣泛地關(guān)注.

本文采用在鋁合金中添加不同含量的鎂元素，分析了不同鎂含量與鋁合金可溶解性能之間的關(guān)系，研究了合金的顯微結(jié)構(gòu)，金屬鎂的存在形式及合金的溶解速度與鎂含量之間的關(guān)系，并討論了可溶解鋁合金與水反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1　材料制備

本文中所使用的材料為純鋁、鋁鎂、純鎵、純錫(均>99.9 wt%).每個(gè)合金樣品中其它元素的量控制在3 wt% Ga~5 wt% Sn.通過金屬熔融法制備了7個(gè)約400 g的合金樣品，它們的鎂含量分別為0、1、3、5、7、10、15 wt%.將計(jì)量好的純鋁和其他合金元素置于純石墨坩堝中，在760 ℃時(shí)用電阻爐熔化，經(jīng)過760 ℃靜置保溫30 min，澆鑄進(jìn)預(yù)熱過的圓柱形金屬模具，金屬模具尺寸為Φ30 mm ×140 mm.

1.2　材料表征

合金的相組成通過X射線衍射儀分析(XRD,D/max-2200PC X,Cu Kαradiation (40 kV and 30 mA)).合金微觀結(jié)構(gòu)通過掃描電子顯微鏡分析(SEM,JEOLJSM-6700F).

1.3　溶解性能測(cè)試

溶解性能測(cè)試使用圓柱形測(cè)試樣品(Φ30 mm×20 mm)和500 mL燒杯.先將燒杯注滿水后放入水浴鍋中加熱，等水浴鍋達(dá)到恒定溫度后，將樣品投入燒杯中，開始記錄樣品的所剩質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間.溶解性能測(cè)試的水溫分別控制在50 ℃、70 ℃和90 ℃.每次實(shí)驗(yàn)，放入水浴鍋中的樣品質(zhì)量大約為50 g，每次測(cè)試最少重復(fù)三次.

2結(jié)果與討論

2.1　合金的微觀組織

2.1.1XRD物相分析

圖1所示為不同Mg含量對(duì)合金物相的影響.從物相結(jié)果可以看出，合金中含有四種物相：A1相、Sn相、Mg2Sn相和A13Mg2相.所有的合金圖譜中都含有A1相.隨著Mg含量的增加，Mg2Sn相逐漸增多，說明隨著Mg含量的提高，樣品中的Mg與Sn發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)Mg-Sn相圖可知[20]，反應(yīng)為2Mg+Sn→Mg2Sn.在圖1(a)中可以看出因?yàn)槲刺砑覯g，所以Sn只能以單質(zhì)形式出現(xiàn)在XRD圖譜中，隨著Mg的添加，單質(zhì)Sn逐漸減少，以至消失.當(dāng)合金中Mg的加入量提高到10 wt%、15 wt%時(shí)，合金中又出現(xiàn)了一種新的Al3Mg2相，Al3Mg2相取代Mg2Sn相在高M(jìn)g含量的樣品中成為主要的第二相.

圖1　不同Mg含量合金的XRD圖

2.1.2顯微結(jié)構(gòu)分析

圖2所示不同Mg含量的合金拋光表面的SEM圖譜.當(dāng)Mg含量為0 wt%時(shí)，合金表面僅有細(xì)條狀或點(diǎn)狀的白色第二相，此為單質(zhì)Sn相.

如圖2(a)所示，與XRD結(jié)果相一致.從圖2(b)到圖2(e)，此處的第二相為Mg2Sn，EDX結(jié)果(如圖3(c)所示)與XRD結(jié)果相一致，隨著Mg含量的增加，第二相不但在數(shù)量上變的越來越多，而且第二相呈現(xiàn)連續(xù)分布狀態(tài)，當(dāng)Mg含量增加到7 wt%和10 wt%時(shí)，第二相Mg2Sn在A1基體表面密集地分布，并呈網(wǎng)狀分布.當(dāng)Mg含量增加到10 wt%和15 wt%時(shí)，從圖2(f)和(g)中可以看出，基體表面的亮白色第二相Mg2Sn相逐漸減少，灰白色第二相開始增加，從EDS結(jié)果(如圖3(b)所示)與XRD結(jié)果可以看出，灰白色第二相為Al3Mg2相，當(dāng)Mg含量達(dá)到15 wt%時(shí)，Al3Mg2相為合金中的主要第二相，密集地分布在A1基體上，而Mg2Sn相則只是少量零散地分布在基體上，如圖2(g)所示.

(a)合金拋光表面的SEM圖

(b)012處EDX圖

(c)013處EDX圖

(d)014處EDX圖圖3　合金拋光表面的SEM和EDX圖

EDX面掃描圖譜如圖4所示，用來測(cè)定合金第二相的元素分布.從圖4中可以明顯地看出，Al元素主要分布在基體上，第二相中的鋁含量明顯小于基體中鋁元素的含量.Ga元素主要分布在基體中，因?yàn)樵谿a在鋁中的最大固溶度為20 wt%.Mg元素主要分布在第二相中，基體也有所分布.Sn元素基本上分布在第二相中，因?yàn)镾n很難固溶進(jìn)A1中.結(jié)合XRD結(jié)果(如圖1所示)和EDX結(jié)果(如圖3所示)，不難看出基體中主要是A1元素和一小部分的Mg和Ga元素.而另一方面，第二相主要含有Sn，Mg和Ga元素，以及一小部分的Al元素.

從圖4中可以看出，第二相分為兩種類型，一種為灰白色，這種第二相從圖4中可以看出，灰白色第二相大量含有Mg和Al元素，這種第二相為Al3Mg2相；另一種為亮白色，這種第二相從圖4中可以看出，亮白色第二相大量含有Mg和Sn元素，這種第二相為Mg2Sn相，圖4分析結(jié)果與XRD結(jié)果(如圖1所示)和EDX結(jié)果(如圖3所示)相一致.

圖4　合金拋光表面的EDX面掃描圖

2.2　合金的溶解性能測(cè)試分析

圖5所示為合金溶解曲線隨Mg含量和水溫變化圖.從圖5中可以看出，Mg含量為3 wt%合金樣品在50 ℃、70 ℃和90 ℃的水中，反應(yīng)速度都是最快的，這說明隨著Mg含量的增加，溶解速度是先增大再減少的，當(dāng)Mg含量為3 wt%時(shí)，溶解速度達(dá)到最大值.值得注意的是，合金樣品的溶解時(shí)間不僅與Mg含量有關(guān)，而且與水溫也有關(guān).例如，Mg含量為3 wt%的合金樣品，在50 ℃、70 ℃和90 ℃的水中，反應(yīng)時(shí)間分別為16 h，8 h和5 h，這說明隨著水溫的升高，反應(yīng)時(shí)間逐漸減少，溶解速度加快.

從圖5中可以看出，Mg含量為0 wt%以及Mg含量為10 wt%和15 wt%的合金樣品在50 ℃、70 ℃和90 ℃的水中都不發(fā)生反應(yīng).當(dāng)水溫為50 ℃時(shí)(如圖5(a)所示)，只有Mg含量為3 wt%的樣品發(fā)生溶解，盡管這是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間.當(dāng)水溫升為70 ℃時(shí)(如圖5(b)所示)，Mg含量為1 wt%、3 wt%、5 wt%和7 wt%的合金樣品已經(jīng)能夠和水發(fā)生反應(yīng)，開始溶解過程.當(dāng)水溫達(dá)到90 ℃時(shí)(如圖5(c)所示)，Mg含量為1 wt%、3 wt%、5 wt%和7 wt%的合金樣品的溶解速度達(dá)到最大值.相比于其他合金樣品，Mg含量為3 wt%的樣品在50 ℃、70 ℃和90 ℃的水中都表現(xiàn)出相當(dāng)快的溶解速度，在50 ℃、70 ℃和90 ℃的水中，其溶解速度分別為16 h、8 h和5 h.

(a)50 ℃

(b)70 ℃

(c)90 ℃圖5　合金的溶解時(shí)間隨Mg含量和水溫變化圖

水溫是一個(gè)合金溶解活性的重要影響因素.隨著水溫度的升高，溶解速度逐漸加快，并且一部分在低溫不溶解的樣品，隨著水溫提高，慢慢開始溶解，這種現(xiàn)象應(yīng)該是因?yàn)樗疁厣撸訑U(kuò)散加快以及水溫給反應(yīng)提供了一個(gè)初始激活能促使溶解反應(yīng)開始進(jìn)行.在低溫時(shí)，Mg2Sn相的數(shù)量決定反應(yīng)速度，而在高溫時(shí)，反應(yīng)速度由Mg2Sn相的數(shù)量和水溫共同決定.當(dāng)Mg含量為3 wt%時(shí)，溶解速度最快，而當(dāng)Mg含量大于3 wt%時(shí)，溶解速度逐漸降低，直至完全不再反應(yīng)，這種現(xiàn)象與Al3Mg2相的出現(xiàn)有很大的關(guān)系，將在下文討論.

2.3　反應(yīng)產(chǎn)物分析

圖6為合金浸入水中1 min后拿出所拍攝的SEM圖譜.從圖6中可以看出，樣品已經(jīng)從第二相處開始了與水反應(yīng)溶解的過程，EDX結(jié)果顯示圖中灰白色的凸起物即是溶解反應(yīng)的產(chǎn)物，因?yàn)镋DX結(jié)果顯示在凸起物處有大量的氧元素存在.

(a)合金浸入水中1 min后的SEM圖

(b)合金浸入水中1 min后的EDX圖圖6　合金浸入水中1 min后的SEM圖和EDX圖

在低于200 ℃的條件下，鋁與水反應(yīng)后的產(chǎn)物中含有兩種氫氧化物，包括三羥鋁石(Al(OH)3)和勃姆石(AlO(OH))[21].本實(shí)驗(yàn)中也得到了同樣的結(jié)果(如圖7所示).鋁水反應(yīng)的方程式如下所示：

2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑

(1)

2Al+6H2O=2AlO(OH)+3H2↑

(2)

除了生成氫氣外，第一個(gè)反應(yīng)生成三羥鋁石，第二個(gè)反應(yīng)生成勃姆石.元素Sn未參與反應(yīng)所以遺留在了產(chǎn)物中，Mg(OH)2的出現(xiàn)將在下文討論.

圖7　合金溶解產(chǎn)物的XRD圖

2.4　合金溶解的反應(yīng)機(jī)理分析

根據(jù)之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，合金的溶解性能與Mg含量之間有很密切的關(guān)系，并且元素Mg作為一種活化元素對(duì)于合金的顯微結(jié)構(gòu)也有很大影響，合金顯微結(jié)構(gòu)的改變將會(huì)對(duì)合金的溶解性能起作用.

從SEM和XRD圖譜可以看出，第二相是影響合金溶解性能的關(guān)鍵因素，隨著Mg含量的增加，不僅第二相的數(shù)量在增多，而且合金溶解速度也經(jīng)歷了先增大再減小的過程.根據(jù)本文以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將在此討論合金溶解的反應(yīng)機(jī)理.

從圖6中可以看出，溶解反應(yīng)開始于第二相Mg2Sn相，而合金具有較高的溶解速度的原因是第二相Mg2Sn和其周圍的鋁基體相之間發(fā)生的微電池腐蝕反應(yīng).第二相Mg2Sn相相比于鋁基體相具有更好的電化學(xué)穩(wěn)定性，因此Mg2Sn相做電池反應(yīng)的陰極，同時(shí)其周圍的鋁基體相做陽(yáng)極，以此形成一個(gè)豐富的點(diǎn)腐蝕區(qū)域.這種點(diǎn)腐蝕極易發(fā)生的原因是Mg2Sn相和鋁基體相之間的電勢(shì)差，電化學(xué)反應(yīng)方程式如下所示：

陽(yáng)極：2Al→2Al3++6e

(3)

陰極：6H2O+6e→6OH-+3H2↑

(4)

隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，第二相Mg2Sn相強(qiáng)烈的加速著鋁基體的腐蝕.隨著腐蝕的進(jìn)行，由于對(duì)周圍鋁基體的大量消耗，Mg2Sn相從基體表面脫落.隨著反應(yīng)的持續(xù)，鋁水反應(yīng)向前推進(jìn)消耗鋁，最終消耗掉合金中所有的金屬鋁，合金通過點(diǎn)腐蝕方式被消耗殆盡.

從基體上脫落的第二相Mg2Sn相進(jìn)入溶液中，而此時(shí)溶液因?yàn)槿芙夥磻?yīng)而大量含有OH-陰離子，Mg2Sn相與OH-陰離子反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2和Sn(OH)2，分析結(jié)果如圖7所示，Mg(OH)2出現(xiàn)在了反應(yīng)產(chǎn)物之中，由于Sn(OH)2數(shù)量較少，所以在XRD結(jié)果(如圖7所示)中未出現(xiàn).

隨著Mg含量的增加，第二相Mg2Sn相數(shù)量變多，點(diǎn)腐蝕區(qū)域也在變多，因此樣品的溶解速度加快.但是反應(yīng)速度并非隨著Mg含量的增加而一直加快，而是呈現(xiàn)出峰值變化，在Mg含量為3 wt%時(shí)達(dá)到最大值，出現(xiàn)這種峰值變化的原因是隨著Mg含量增加到3 wt%以上時(shí)，合金中除了Mg2Sn相在增加外，出現(xiàn)了Al3Mg2相，這種第二相Al3Mg2相在合金中的作用和Mg2Sn相正好相反，Al3Mg2相起抑制反應(yīng)的作用，Al3Mg2相在鋁基體表面密集分布遮擋鋁基體，使Mg2Sn相無法在表面形成點(diǎn)腐蝕促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，因此隨著Mg含量的增加，Al3Mg2相持續(xù)增加，反應(yīng)速度持續(xù)降低，直至Mg含量為10 wt%和15 wt%時(shí)，反應(yīng)將不再發(fā)生，這與圖5的結(jié)果相一致，同時(shí)隨著Mg含量的增加，已經(jīng)沒有多余的金屬Sn與Mg反應(yīng)生成Mg2Sn相.因?yàn)镸g2Sn相的促進(jìn)作用和Al3Mg2相的抑制作用相互作用，所以在Mg含量為3 wt%時(shí)，溶解速度達(dá)到最大值.

以上分析表明，可以通過以鋁中添加Mg元素改變合金顯微結(jié)構(gòu)的方式來控制鋁水反應(yīng)的活性.

3結(jié)論

本文制備了不同Mg含量添加的可溶解鋁合金，并通過XRD和SEM等測(cè)試手段分析了合金的相組成和顯微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可溶解鋁合金的溶解性能與Mg元素的添加有很大的關(guān)系.

Mg2Sn相的成分和數(shù)量是影響合金溶解速度的重要因素.隨著Mg含量的增加，Mg2Sn相數(shù)量變多，點(diǎn)腐蝕區(qū)域增加，以至溶解速度加快.但是反應(yīng)速度并非隨著Mg含量的增加而一直加快，而是呈現(xiàn)出峰值變化，在Mg含量為3 wt%時(shí)達(dá)到最大值，出現(xiàn)這種峰值變化的原因是隨著Mg含量的增加到3 wt%以上時(shí)，合金中除了Mg2Sn相在增加外，出現(xiàn)了Al3Mg2相，Al3Mg2相起抑制溶解溶解的作用，Mg2Sn相和Al3Mg2相之間相互影響，以至在Mg含量為3 wt%時(shí)，溶解速度達(dá)到最大值.水溫同樣也是一個(gè)影響鋁水反應(yīng)活性的重要因素.隨著水溫的提高，溶解反應(yīng)的速度變快.

鋁水反應(yīng)溶解機(jī)理的提出基于鋁基體表面局部覆蓋的第二相Mg2Sn相，Mg2Sn相可以引發(fā)微電池腐蝕反應(yīng)，通過點(diǎn)腐蝕的方式以此來加速腐蝕溶解消耗鋁基體的過程.

參考文獻(xiàn)

[1] Manuel Marya.Methods of manufacturing degradable alloys and products made from degradable alloys[P].USA:8770261,2014-07-08.

[2] Muktepavel F O,Upit G P.The embrittlement of Sn-Al eutectic alloy in water vapor[J].J Mater Sci,1984,19(2):599-606.

[3] Muktepavel F,Vasylyev M,Czerwinski A,et al.Investigation of hydrogen embrittlement of Sn-Al alloy during contact with water vapor[J].J Solid State Electrochem,2003,7(2):83-86.

[4] Kravchenko O V,Semenenko K N,Bulychev B M,et al.Activation of aluminum metal and its reaction with water[J].J Alloys Comp,2003,397(1):58-62.

[5] Shealy J R,Woodall J M.A new technique for gattering oxygen and moisture from gases used in semiconductor processing[J].Appl Phys Lett,1982,41(4):88-90.

[6] Woodall J.M,Ziebarth J,Allen C.R.The science and technology of Al-Ge alloys as a material for energy storage,transport and splitting water[C]//Proceedings of 2nd Energy Nanotechnology International Conference.Santa Clara California:Enic,2007:4 501-4 504.

[7] Fan M Q,Xu F,Sun L X.Studies on hydrogen generation characteristics of hydrolysis of the ball milling Al-based materials in pure water[J].Int J Hydrogen Energy,2007,32(14):2 809-2 815.

[8] Woodall J M.Aluminum:A safe,economical, high energy density material for energy storage,transport and splitting water to make hydrogen on demand[EB/OL].http://nanohub.org/resources/6568,2009-03-30.

[9] Allen C R,Ziebarth J T,Choi G,et al.Recent results on splitting water with Al alloys[EB/OL].http://ceramics.org/wp-content/uploads/2009/07/production_wooDallziebarth.pdf,2009-07-15.

[10] Ziebarth J T,Woodall J M,Kramer R A,et al.Liquid phase enabled reaction of Al-Ga and Al-Ga-In-Sn alloys with water[J].Int J Hydrogen Energy,2011,36(9):5 271-5 279.

[11] Villars P,Prince A,Okamoto H.Ga-In-Sn phase diagram.in:Handbook of ternary alloy phase diagrams[M].USA:ASM,1997.

[12] Wang W,Chen D M,Yang K.Investigation on microstructure and hydrogen generation performance of Al-rich alloys[J].Int J Hydrogen Energy,2010, 35(5):1 201-1 209.

[13] Manuel P Marya,Rashmi B Bhavsar,Gary L Rytlewski.Degradable compositions,apparatus comprising same,and method of use[P].USA:0181224,2007-08-09.

[14] Anthony L Jordan,Raghuram Kamath,Vance E Nixon,et al.Degradable whipstock apparatus and method of use[P].USA:0105438,2008-05-08.

[15] Manuel Marya,Rashmi Bhavsar.Smart actuation materials triggered by degradation in oilfield environments and methods of use[P].USA:0149345,2008-06-26.

[16] 劉長(zhǎng)瑞，韓莉，杜忠澤，等．鎂含量對(duì)鋁陽(yáng)極材料組織和電化學(xué)性能的影響[J]．輕合金加工技術(shù)， 2007,35(4)：40-42．

[17] 宋玉蘇，張燕，周立清．強(qiáng)堿性介質(zhì)鋁陽(yáng)極析氫影響因素研究[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2006，26(4)：237-240.

[18] 丁振斌，孔小東，朱梅五．不同鎂含量鋁基犧牲陽(yáng)極材料的組織與性能研究[J]．材料保護(hù)，2004，37(5)：50-51.

[19] 徐宏妍，李延斌．鋁基犧牲陽(yáng)極在海水中的活化行為[J]．中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2008，28(3)：186-192.

[20] Nayen-hashemi A A,Clark J B.Asm metals handbook:Bull alloy phase diagrams[M].USA:ASM,1984:467-476.

[21] Alinejad B,Mahmoodi K.A novel method for generating hydrogen by hydrolysis of highly activated aluminum nanoparticles in pure water[J].Int J Hydrogen Energy,2009,34(19):7 934-7 938.

【責(zé)任編輯：陳佳】

Effect of Mg contents on the dissolving properties

of Al-Ga-Mg-Sn alloy

ZHU Jian-feng, PAN Bo-wei, GOU Yong-ni, QIN Yi,

JIANG Tao, YANG Bo, LU Xiao

(School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, China)

Abstract:Aluminum alloy was prepared by using melting technique with different Mg additions.The different Mg additions on the microstructures and phase of dissolvable aluminum alloy were investigated by using X-ray diffraction and scanning electron microscope with energy dispersed X-ray.The effect of different Mg additions and water temperatures on the dissolving properties of dissolvable aluminum alloy was discussed.A mechanism of Al alloy reacts with water was proposed.Results showed that different Mg contents had obviously affected the microstructures and phase of alloy.The dissolving speed of alloy with water at different temperatures is firstly increased and then decreased with the increase of Mg contents,and when the Mg content is 3 wt%,the dissolving speed reached the maximum value.The alloys have the highest dissolving rate due to the galvanic corrosion between second phases Mg2Sn and the surrounding aluminum matrix.

Key words:aluminum alloy； Mg contents； dissolving properties； reaction mechanism

中圖分類號(hào)：TG133+.2; TG146.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000-5811(2016)01-0046-06

作者簡(jiǎn)介:朱建鋒(1973-)，男，甘肅靜寧人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：結(jié)構(gòu)材料、傳統(tǒng)陶瓷、功能復(fù)合材料

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué) (51272145，51171096)； 陜西科技大學(xué)研究生創(chuàng)新

收稿日期:*2015-11-02