摘要

為應(yīng)對(duì)石油鉆井領(lǐng)域?qū)山到鈮毫压ぞ叩男枨?，本文制備了Mg-Gd-Fe和Mg-Gd-Cu兩種合金，并對(duì)比研究了其微觀組織、力學(xué)性能和腐蝕性能。

研究發(fā)現(xiàn)：

Mg-Gd-Cu合金的屈服強(qiáng)度（169.6 MPa）和抗拉強(qiáng)度（215.1 MPa）高于Mg-Gd-Fe合金（107.5 MPa 和 182.1 MPa），主要?dú)w因于其第二相體積分?jǐn)?shù)更高、晶粒更細(xì)。

斷后伸長(zhǎng)率方面，Mg-Gd-Fe為53.0%，遠(yuǎn)高于Mg-Gd-Cu的23.3%，主要由于Cu削弱了稀土織構(gòu)，且第二相體積分?jǐn)?shù)高導(dǎo)致塑性下降。

在25°C、3.0% KCl溶液中，兩種合金均表現(xiàn)出良好的降解性能，降解速率分別為380.9 mm/y（Mg-Gd-Fe）和219.5 mm/y（Mg-Gd-Cu）。

1. 實(shí)驗(yàn)材料與方法

合金成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：

Mg-Gd-Fe：Gd 2.76%，F(xiàn)e 0.05%，余量Mg；

Mg-Gd-Cu：Gd 2.27%，Cu 1.46%，余量Mg。

制備工藝：半連續(xù)鑄造→400°C均勻化→400°C擠壓（擠壓比28:1）。

測(cè)試手段：OM、SEM、EBSD、EDS、硬度測(cè)試、拉伸/壓縮實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試（極化曲線、EIS）、浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)。

2. 結(jié)果與討論

2.1 顯微組織

Mg-Gd-Fe：晶粒較粗，呈雙峰分布，第二相為富Fe相，數(shù)量較少。

Mg-Gd-Cu：晶粒更細(xì)，分布均勻，第二相為Mg?Cu，體積分?jǐn)?shù)高，沿?cái)D壓方向呈流線型分布。

2.2 力學(xué)性能

合金 | 拉伸屈服強(qiáng)度(MPa) | 抗拉強(qiáng)度(MPa) | 伸長(zhǎng)率(%) | 壓縮屈服強(qiáng)度(MPa) | 抗壓強(qiáng)度(MPa) |

Mg-Gd-Cu因第二相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，強(qiáng)度更高；

Mg-Gd-Fe因稀土織構(gòu)保留，塑性更好。

2.3 織構(gòu)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶

Mg-Gd-Fe：稀土織構(gòu)，晶粒取向隨機(jī)，再結(jié)晶率97.9%。

Mg-Gd-Cu：纖維織構(gòu)增強(qiáng)，再結(jié)晶率94.6%，織構(gòu)變化導(dǎo)致塑性下降。

2.4 電化學(xué)性能

Mg-Gd-Cu的腐蝕電流密度（Icorr）更高（0.571 mA/cm2），腐蝕電位更負(fù)；

Mg-Gd-Fe的腐蝕速率（380.9 mm/y）高于Mg-Gd-Cu（219.5 mm/y），主要因Fe與Mg形成強(qiáng)電偶腐蝕。

2.5 腐蝕形貌

Mg-Gd-Fe：腐蝕坑深且大，富Fe區(qū)腐蝕嚴(yán)重；

Mg-Gd-Cu：第二相周圍基體優(yōu)先腐蝕，形成點(diǎn)蝕坑，第二相脫落。

3. 結(jié)論

1. 力學(xué)性能：Mg-Gd-Cu強(qiáng)度更高，Mg-Gd-Fe塑性更優(yōu)；

2. 腐蝕性能：兩種合金均具備高降解速率，Mg-Gd-Fe更快；

3. 腐蝕機(jī)制：Fe與Mg電位差大，形成強(qiáng)電偶腐蝕；Cu分布均勻，腐蝕更均勻但速率略低。