ZK60、AlN和SiC颗粒增强ZK60合金的显微组织和动电位腐蚀行为研究

工程科学与技术，国际期刊41（2023）101389审查ZK60、AlN和SiC颗粒Abdulmuaen Sagera， Abdulmuaen，Ismail Esenb，Hayrettin Ahlatçia，Yunus Turenaa土耳其卡拉布克卡拉布克大学机械工程系b土耳其卡拉布克卡拉布克大学冶金和材料工程系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2022年10月27日收到2023年2月8日修订2023年3月12日接受保留字：ZK60SiC氮化铝挤压微观结构纳米颗粒浸没腐蚀动电位极化腐蚀A B S T R A C T本文研究了45个1 μ m15%SiC颗粒和0.2- 0.5%AlN纳米颗粒（760 nm）增强ZK 60挤压复合材料的显微组织、力学性能、浸泡和动电位腐蚀行为。作为复合材料的增强元素的SiC和AlN混合物首先与镁粉混合，主合金，然后在450 MPa的压力下压制并在420 °C下烧结。其次，在半固态熔化温度下将烧结的压块放置在ZK60合金基体中，并且机械混合熔体。将熔体混合30分钟并获得均匀混合物后，将 混合物倒入金属模具中并制备复合材料样品。在400 °C下均质化24小时后，将复合材料样品在300 °C下以16：1的挤出比和0.3mm/s的活塞速度挤出。然后，对所有复合材料样品进行了显微组织表征，并分析了在3.5%NaCl溶液中的动电位和全浸腐蚀行为。结果表明，随着基体中SiC和AlN增强元素的含量的增加，涂层的耐腐蚀性能也随之提高。结果表明，增强ZK60 + 15%SiC（ZK60SiC15）、ZK60 + 15%SiC +02AlN（ZK60SiC15AlN0.2） 和ZK60 +15%SiC（ZK60SiC15AlN0.2）的动电位腐蚀性能均优于增强ZK60 + 15%SiC（ZK60SiC15）和 ZK60 +02AlN （ZK60SiC15AlN0.2）。SiC +0.5%AlN（ZK60SiC15AlN0.5）化合物比未增强的ZK60合金增加了1.6、1.8和3.5倍。未增强的ZK 60、ZK60 SiC 15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5增强体的全浸腐蚀速率分别为2090.73、1748.19、1479.84和1397.79（mg/年）。通过扫描电镜和元素谱响应分析，在AlN + SiC增强复合材料的表面上，存在一层富含Si-O元素的层，提高了复合材料的耐腐蚀性能。 此外，根据XRD结果，SiC增强复合材料结构中Mg2Si金属间化合物的形成改善了耐腐蚀性。©2023 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。内容1.介绍22.实验程序63.结果和讨论73.1.微观结构表征73.2.浸没腐蚀结果。......................................................................................................................................................................................................................................123.3.动电位极化测试结果。......................................................................................................................................................................................................................... 164.结论. 16竞争利益声明鸣谢16引用16*通讯作者。电子邮件地址：amsager@elmergib.edu.ly（A. Sager）。https://doi.org/10.1016/j.jestch.2023.1013892215-0986/©2023 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestchA. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138921. 介绍轻质金属已成为各种应用中最重要的金属之一。其中，镁合金是作为最轻金属的最优选金属，因为它们在所有结构金属中具有最低的密度（1.74g/cm3）。它们还具有优异的机械性能，出色的生物降解性和卓越的生物相容性，使其成为最近流行的一种材料[1然而，它们的低耐腐蚀性、低延展性和低强度限制了它们在各种应用中的使用。镁及其合金也可以溶解在水溶液中，特别是在含有氯离子电解质的溶液中，迄今为止已经进行了大量的尝试来提高这些品质[4，5]。Mg-Zn-Zr合金，通常称为ZK系列，由于其强度和延展性的显著组合，是最有前途的镁合金之一[6，7]。YIN等人[8]研究了Zn如何影响挤压Mg-Zn-Mn合金的机械和腐蚀性能。在Mg中加入Zn，提高了合金的强度，改善了合金的耐腐蚀性能。当锌含量为1%时，镀层的耐蚀性最好.结果表明，在Mg-Zn系合金中加入Zr元素，为ZK 60合金的开发铺平了道路。锌还通过去除铁和镍杂质对腐蚀的有害影响来提高耐腐蚀性[9]。ZK60合金由于这些有利元素的组合而具有较好的机械性能。此外，ZK60合金具有较低的开裂倾向，并且可以在高温下容易地制造[10，11]。在热成形过程中，发生动态再结晶（DRX），可以显著改善力学性能。另一方面，ZK60合金的各种性能，包括高温强度、耐磨性和耐腐蚀性仍然低于其竞争对手。因此，到目前为止已经进行了几次尝试来改善这些质量。为了使ZK系列镁合金具有良好的热稳定性，人们对在ZK系列镁合金中添加各种元素进行了大量的研究。Wu CL等.[12]使用选择性激光熔化SLM方法检查了ZK60合金Silva等人[13]分析了添加Ce基混合稀土后热轧ZK60合金的显微组织和机械性能，并报告称，与添加Ce的铸造ZK60相比，热轧ZK60合金的强度和断裂伸长率有所改善。Liu等人[14]指出，挤压和时效处理Mg-2 Zn-0.2Mn合金表现出比铸态合金更好的耐腐蚀性，因为平均晶粒尺寸更细，相分布更均匀，孔隙率降低。根据文献[15]中确定的研究，ZK60 Mg采用水热法在合金表面制备复合涂层和羟基磷灰石（HA）涂层。结果表明，在pH为9的处理液中，HA涂层的耐蚀性最好。此外，Tang等人[16]进行的研究检查了使用ZK60镁合金的分流模挤压。高挤压速度引起温度升高，b10中析出物消失，导致晶粒明显长大。局部点蚀导致腐蚀速率增加，随后由于一种更致密、更有保护性的涂层的发展。Z. Li等人[17]分析了热处理对ZK60镁合金组织和腐蚀行为的影响，发现经热处理的ZK60合金（T4和T6）比未经热处理的ZK60合金（515 C 2 h水淬和515 C 2 h水淬+160 C 24 h空冷）具有更高的抗腐蚀性能。然而，在这方面，经T4处理的ZK60合金具有最好的耐腐蚀根据Song等人最近的一项研究，发现镁合金的耐腐蚀性随着低析氢速率而增加，而高析氢速率会导致涂层缺陷并降低涂层作为保护层的有效性[18]研究了氢对Mg-2Zn和Mg-5 Zn合金腐蚀行为的影响充氢效果也受到Mg基体的微观结构和插入有机官能团的技术的高度影响。Wei等人[19]研究了生物可降解镁合金的开发，并证明离子注入处理可以最大限度地降低腐蚀速率，同时还可以改善合金文献中的其他研究考察了镁和ZK 60合金在人工尿液和大鼠模型中的生物降解行为，结果表明，纯镁和ZK 60合金的腐蚀速率分别为1.36和0.96 mm/y，腐蚀电流密度分别为59.66 ± 6.41和41.94 ±0.53lA/cm2。因此，委员会认为，得出的结论是，Zk60适用于泌尿应用中的生物可降解支架[20]。Gao等人[21]研究了通过选择性激光熔化获得的可生物降解镁合金的耐腐蚀性，并通过双合金化进行了改进，发现表面层的增强保护作用（其中富Mn和/或Sn相作为防止介质渗透的有益屏障，从而减少了与基质的电流交换）基本上是导致更好腐蚀行为的原因此外，溶质Mn和/或Sn积极地改变腐蚀电位，从而改善耐腐蚀性。Shui等人[22]研究了3D蜂窝纳米结构封装镁合金的耐腐蚀性和机械性能。根据文献[23]，通过反复镦锻工艺生产的细晶ZK60镁合金具有良好的塑性、强度和耐腐蚀性平衡。Wang等人[24]研究了ZK60镁合金上的复合生物涂层，通过微弧氧化和微电泳沉积的组合进行预处理和降解。磷灰石被原位沉积以保护由Yang等人[25]激光生产的镁基复合材料，他们发现Mg降低了腐蚀。友文等人[26]检查了使用激光增材制造生产的镁基复合材料，并得出结论，镁改善了降解行为。根据文献[23]，发现更细的晶粒尺寸和与腐蚀性溶液接触的更多非基面的存在导致在用于产生细晶粒ZK60镁合金的重复镦粗RU方法期间腐蚀降低。尽管如此，3道次样品可作为可生物降解的镁合金用于各种应用，因为其具有可接受的强度、延展性和耐腐蚀性的理想组合。在ZK60镁合金上进行羟基离子注入前后的电化学和浸没腐蚀研究，据报道，毒性较小的功能离子注入可以是防止镁合金植入物腐蚀的有效策略[27]。Zengin等人[28]研究了添加Y对挤压Mg-Zn- Nd-Zr合金的微观结构和腐蚀行为的影响，发现不含Y的挤压合金的耐腐蚀性较差，但添加量高达1重量%的Y由于显著的微电流耦合效应而提高了耐腐蚀性。ZK60的典型性能如表1所示。几项研究检查了耐腐蚀性的增强-镁ZK 60/SiC复合材料[30]，也有考虑研究对的添加纳米金刚石含量对镁合金性能的影响[31]。研究了粉末冶金法制备的AlN增强镁基复合材料的显微组织和力学性能A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013893-表1ZK 60的典型特性[29]。合金标称组成屈服强度（MPa）极限抗拉强度（MPa）断裂伸长率（%）ZK 60Mg-6Zn-0.6Zr2353158许多研究者都在研究[32在这些研究中，AlN增强体的晶粒细化剂特性用于增加强度[32，34]。但SiC和AlN的加入对ZK60合金性能的影响还未见报道因此，本研究的目的此外，还考察了挤压过程中挤压件平行表面和横向表面的腐蚀性能2. 实验程序本 文 研 究 了 ZK60 合 金 及 ZK60 + 15%SiC 、 ZK60 + 15%SiC+0.2%AlN纳米颗粒、ZK60 + 15%SiC +0.5%AlN纳米颗粒增强复合材料在实验过程中产生表2中列出的纳米颗粒ZK60 + 15%SiC = ZK60SiC15ZK60 + 15%SiC +0.2%AlN = ZK60SiC15AlN0.2ZK60 + 15%SiC +0.5%AlN = ZK60SiC15AlN0.5首 先 ， 主 增 强 压 块 具 有 85%Mg +15%SiC/84.8%Mg +15%SiC+0.2%AlN纳米/84.5% Mg +15%SiC +0.5%AlN纳米晶。将所有复合增强剂混合物在V型钢球研磨混合器中合并1小时。在450 MPa压力下压缩主压坯混合物，然后在450 °C下烧结1小时[28]。然后采用低压铸造法（LPDC）制备具有标准成分（表1）的ZK60合金。将纯镁锭置于不锈钢坩埚中，并在保护性空气环境存在下在750 °C下熔化。在镁熔化后，加入6%的锌和0.5%的锆。一旦混合物达到半固态（约450 °C），使用机械混合器以200rpm产生涡旋30分钟。 在炉温达到750 °C之后，将压实的胶囊添加到混合物中。将混合物再搅拌2小时。最后，将熔融混合物倒入高度为200 mm的金属模具中，直径32毫米。将铸造样品包裹在铝箔中，置于SiO2和石墨砂的组合中，然后在420 °C下均质化24 h。在与文献[5，36]中推荐的相同温度和持续时间下进行热处理以进行均质化。将复合材料在300 °C下以16：1的挤出比和20：1的柱塞速度挤出。0.3 mm/s，以提高其机械质量。首先用网格尺寸分别为600、800、1000、1200和2500网格的砂纸对样品进行砂磨，1我是铝糊。在苦味酸溶液（5ml乙酸、10ml蒸馏水、6g苦味酸和100ml乙醇）中蚀刻样品以显示微结构特征。使用光学显微镜对生产的样品进行金相分析。浸没和电化学腐蚀试验方法采用到发现挤压合金的耐腐蚀性。首先，样品首先以约1：1的比例切割，并且它们的表面用1200粒度的砂纸砂磨以用于浸没腐蚀测试。使用样品的表面积（2pr2）+（2p在浸没之前用精密天平测量第一重量。然后，将等量的3.5%NaCl溶液置于玻璃广口瓶中，并将样品在室温下悬浮于盐水溶液中3、6、9、12、24、48和72小时。随后，他们的表面被清洁，他们的重量被测量和记录。 通过将样品保持在以182 g/L的速率在蒸馏水中制备的铬酸溶液中10 min，以每小时的间隔清洁表面上形成的腐蚀产物。然后将样品浸入超声振动装置中，首先浸入铬酸溶液中，然后在根据ASTM-G31-72标准用乙醇清洁后再次浸入3.5%NaCl溶液中。圆柱形样品（8mm，20 mm）被加工用于浸没腐蚀试验，如图所示。 二、其次，在室温下使用塔菲尔技术和机电测试方法在3.5%NaCl溶液中评价所产生的复合材料的耐腐蚀性。使用具有计算机控制的DC 105腐蚀分析的Gamry型PC 4/300 mA恒电位仪/恒电流仪获得动电位曲线。在腐蚀测试之前，将样品切割成10 × 10 mm的尺寸，用铜线包裹，并固定在酚醛树脂中。为了导电性，电线一种强力胶带，在将样品的开口部分砂磨至2000粒度后，将0.25cm2施加到样品表面该方法可确保所有样品均接受相同量的腐蚀测试。在1 mV/s扫描范 围 内 ， 动 电 位 极 化 曲 线 范 围 为 0.25V （ vsEoc ） ~+0.25V（vsEoc）。图3示出了传统的三电极池的使用，其中样品表面作为工作电极，甘汞电极作为参比电极，石墨棒作为对电极，并且三个电极组合。表2列出了ZK60和ZK60基质复合材料每1000克的检查组合物重量合金和复合材料SiC（粉末）AlN(Nano粉末状）Mg（粉末）Zn(pure金属）Zr（主）Mg(pure铸锭）（克）（克）（克）（克）（克）（克）ZK60000605935公司简介1500114605735ZK60SiC15AlN0.21502114605733ZK60SiC15AlN0.51505114605730A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013894图1.一、A）压制和压实的胶囊; b）浇铸复合材料的样品图二. 样品的浸泡腐蚀试验3. 结果和讨论3.1. 微观结构表征浇注、均质化和挤压ZK60合金的显微组织比较见图1。 5a、5b和5c。 ZK60SiC如图所示。 5d，5e和5f。 ZK60SiC15AlN0.2如图所示。 5 g、5 h和5i。另外，ZK60SiC15AlN0.5在图5j、5 k和5 l中示出。软件图像处理应用程序根据ASTM标准（ASTM E112）取五次观察的平均值以确定晶粒尺寸。所用的增强元素纯度为99%，碳化硅（SiC）和氮化铝（AlN）的尺寸分别为60 SiC和AlN的SEM图像如图4 所 示 。 因 此 ， 对 于 铸 态 样 品 ， ZK60 、 ZK60SiC15 、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5的平均晶粒尺寸分别为65μm、60μ m，62lm和48 lm。然而，平均粒径对于ZK60、ZK60SiC15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5的挤出样品，分别为32μ m、28μ m、25μ m和23μ m。认为显微结构明显的黑色颗粒为SiC。结果表明，加入SiC和AlN后，ZK 60合金中的α-Mg晶粒尺寸减小。动态再结晶（DRX），这发生在热挤压，造成了显着的减少，在所有合金的晶粒尺寸在挤压后的显微组织照片。15%SiC增强ZK60复合材料在2kX和10kX放大倍数下的SEM照片如图6a所示，EDX图谱分析如图6a所示。如图6b所示。图6a中由数字1至6指示的所选位置的元素光谱响应如表3所示。如表3中所列，图3a中的区域1中存在3.88% C、87.72% Mg和8.4%Zn元素指示主基质。图中的区域2。 3a含碳56.72%，38.6 4.51%Mg、0.16%Si、4.51%Zn和0.01%Zr的混合物，证明了复合材料中SiC颗粒的结构。此外，在晶界处，在SiC颗粒中，存在约0.22%水平的一定量的Zr。另外，在13.63% C、58.93% Mg、23.01%Si和4.21% Zn元素的光谱中，区域3表示SiC颗粒，类似地，区域4表示SiC颗粒。Mg2 Zn金属间化合物和适量的细晶粒SiC颗粒的存在下都表示在区域5。某些SiC颗粒在粉末混合过程中自然地更细，同时利用V型混合器，借助于混合器中的钢球在本研究中制备的ZK 60 Si-C15 AlN 0. 5复合材料样品的图6a中给出的SEM图像中编号为1至9的区域的化学EDX光谱分析结果在表4中给出。从表4中的元素响应光谱分析结果可以看出，区域1是主要的基质材料，并且其具有少量的Mg Zn 2金属间化合物。区域2、4和5证明了区域4中存在与SiC颗粒结合的AlN纳米颗粒增强体，区域3代表主基体、SiC颗粒和AlN纳米颗粒之间区域7、8和9分别是主基体和少量的细化的SiC（表5）和AlN颗粒A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013895用15% SiC增强的ZK60如图11所示。结果表明，ZK60SiC15AlN0.5中存在α-Mg主基体相、MgZn2、Mg2Si和Zn2金属间化合物相、SiC颗粒相和AlN纳米颗粒相。3.2. 浸没腐蚀结果。图三. 动电位测试设备。图 8 XRD显示了ZK60 XRD研究的结果。结果表明，ZK 60合金除含有-Mg主基体外，还含有MgZn2和Zn2Zr金属间化合物。用15%SiC增强的ZK60的XRD结果如图9所示。结果表明，ZK60SiC15复合材料除SiC颗粒外，还含有MgZn2、Zn2Zr和Mg2Si金属间化合物ZK60SiC15AlN0.2的XRD结果示于图10中。ZK60SiC15AlN0.5证明了α-Mg主基体和MgZn2，Mg2Si，结果表明，该复合材料具有良好的力学性能和抗冲击性能，可用于制备Zn2Zr金属间化合物、SiC颗粒和AlN纳米颗粒.当AlN的添加量从0.2%wt增加到0.5%wt时，ZK60SiC15AlN0.5的XRD结果显示在35°、59°和70 °角处有附加峰。样品的XRD结果表明图 12 显 示 了 ZK60 、 ZK60SiC15 、 ZK60SiC15AlN0.2 和ZK60SiC15AlN0.5混合复合材料相对于暴露时间的浸渍重量损失。如图12所示，所检查材料的浸没重量损失增加至12小时，然后在72小时暴露时间结束时稳定。挤出后样品的重量损失测试结果对于ZK 60为7914.28、 7023.16、5632.68和5332.03 mg/dm2ZK60SiC15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5。图13示出了按天的样品的腐蚀速率（mg/dm 2天）。可以看出，腐蚀速率在暴露时间开始时增加，然后降低。两天后，曲线变得稳定。图14显示了3天后复合材料的腐蚀速率。考虑到腐蚀速率值，未增强ZK 60的腐蚀速率在添加15% SiC后3 d后为2638.1 mg/（dm2天），添加0.2%AlN后为1877.56 mg/（dm2天），添加0.5% AlN后为1777.4 mg/（ dm2 天 ） 此 外 ， 根 据 Fig.15 ， 用 ZK60 、 ZK60SiC15 、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5试样的密度值计算出的年腐蚀速率为2090.73，1848.19、1479.84和1397.79（mg/年）。当检查图中的曲线图时，清楚地观察到重量损失随着样品中浸渍时间的增加而增加。在图14中，腐蚀从浸泡开始的6到12小时之间缓慢进行，但之后加速。这意味着在样品表面上形成的氧化层变得稳定并减缓腐蚀的进展。从图形中可以看出，在ZK60合金中加入增强体后，耐蚀性得到了改善。含ZK60SiC15AlN0.5的样品具有最好的耐腐蚀 图 12表明，虽然ZK 60的重量损失在72小时结束时为7914.28mg/dm 2，但该值在15%SiC增强下降低至7023.16 mg/dm 2。在混杂 复 合 材 料 中 ， 当 AlN 含 量 为 0.2% 时 ， 复 合 材 料 的 失 重 为5632.68mg/dm2，当AlN含量增加到0.5%时，复合材料的失重下降到5332.03mg/dm2。考虑到3天结束时的腐蚀速率，与未增强的ZK60合金相比，含有15%SiC +0.5%AlN的样品的腐蚀速率显示出1.48的降低。见图4。 A）aln b）sic粉末的sem图像。A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013896图五.在铸造、均质化和挤出之后，光学显微镜对样品进行成像;（a、b和c）ZK 60，（d、e和f）ZK 60 SiC 15，（g、h和i）ZK60SiC15AlN0.2，以及（j、k和l）ZK60SiC15AlN0.5。图16和图17显示了从腐蚀样品表面拍摄的SEM图像。图16a显示了在5kX下腐蚀的ZK60的SEM图像，图16b显示了ZK60的一般元素光谱响应图图17 a显示了ZK60SiC15AlN0.5复合材料的腐蚀表面在IKX放大倍数下的宏观图像，图17 b显示了相同复合材料的一般元素光谱响应图。如图16所示，腐蚀优先开始于由于MgZn 2相和Mg晶粒之间发生的原电池而腐蚀通过从基体中剥离ZK60合金的晶粒来进行。钴离子能加速分离晶粒后晶界金属间化合物的溶解。如图17所示，ZK60SiC15AlN0.5混合复合材料的更好的耐腐蚀性是由于其相对更均匀和细化的MgZn2金属间化合物和更多的晶界，由于阳极与阴极的面积比减小，晶界充当腐蚀屏障。结果表明，SiC + AlN的加入降低了复合材料的晶界腐蚀。如图17和表6所示，在腐蚀表面上形成富含Si + O元素的表面膜可提高耐腐蚀性。A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013897见图6。ZK60SiC15挤压态样品的SEM显微结构，（a）2kX放大倍数下的EDX图像分析（显示了用EDX光谱分析检查的5个区域），（b）图中A部分10kX放大倍数下的EDX图像分析。图5a和（c）图5b中的EDX图像的元素映射。 6 b.由于SiC和AlN的加入，形成了Mg2Si、SiC和AlNMg2Si金属间化合物的多边形形状更有效地抑制腐蚀[37，38]。3.3. 动电位极化测试结果。复合材料的动电位极化测试的结果示于图1A和1B中。 18和19。对于使用Tafel外推法的分析，腐蚀电流密度（i corr）和腐蚀电流密度（icorr）电位（Ecorr）值绘制在以伏特表示的腐蚀电位值和以A/dm2表示的腐蚀电流密度的曲线图上。沿着平行于和垂直于挤出方向的部分评估挤出样品的动电位特性从垂直于挤压方向的截面测量得到的结果与平行段的测量值相比，垂直于挤压方向的区域的测量值更接近于平行段的测量值。A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013898图6（续）表3图1所示区域的光谱分析结果表明 ， 6 a为ZK60SiC15。频谱CMgSiZnZR13.8887.720.008.400.00256.7238.600.164.510.01313.6358.9323.014.210.22417.1975.330.367.000.1254.9786.190.158.500.20平均值19.2869.354.746.520.11Sigma21.6820.6810.222.060.10Sigma均值9.709.254.570.920.05表4图1所示区域的光谱分析结果表明 ， 7 a为ZK60SiC15AlN0.5。频谱CNMgAlSiZnZR17.971.3981.820.900.057.770.10216.441.7618.561.2659.492.340.15337.924.757.821.0943.764.670.00410.8827.2025.2831.821.483.230.1158.592.4679.021.241.157.520.0166.571.9782.250.750.048.420.00710.561.9775.911.000.2310.290.04812.893.3352.690.6226.843.440.19911.002.3068.371.206.405.715.02平均值13.655.2454.644.4315.495.930.62Sigma9.558.3029.7810.2722.522.721.65Sigma均值3.182.779.933.427.510.910.55表5对图1所示图像的一般EDX分析。 16章频谱OMgCLZnZR12.3389.670.017.810.1722.7689.050.108.010.0930.3592.440.037.070.1042.0189.950.067.990.0053.8687.980.068.010.1062.7188.990.098.060.15718.9272.200.508.380.00平均值4.7087.180.127.900.09Sigma6.366.750.170.400.07Sigma均值2.402.550.060.150.03A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）1013899见图7。ZK60SiC15AlN0.5的SEM图像，（a）在15kX放大倍数下的图像EDX分析（示出了用EDX光谱分析检查的9个区域），（b）图7a中带来更好的结果。一般来说，高icorr读数和低Ecorr（更负）值表明腐蚀速率高。当复合材料进行比较时，ZK60SiC15AlN0.5复合材料表现出更高的耐腐蚀腐蚀电流密度（icorr）值用于比较所有复合材料的耐腐蚀性，结果如下：ZK60SiC15AlN0.5> ZK60SiC15AlN0.2> ZK60SiC15> ZK60。协议-在垂直于挤压方向的截面上进行的腐蚀试验结果表明，ZK 60、ZK60 SiC 15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK 60 Si-C15 AlN 0. 5的腐蚀电流密度（icorr）值分别为2451A/cm2、1511 A/cm2、1361A/cm2和53.701A/cm2ZK 60的腐蚀电位为-1.370VA. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138910-见图8。 ZK60的XRD图见图9。 ZK60SiC15的XRD图案ZK 60 SiC 15为-1.410 V，ZK60SiC15AlN0.2为ZK60SiC15AlN0.5为1.140 V在平行于挤压方向的截面上进行的腐蚀试验结果表明，ZK 60、ZK 60 SiC 15、ZK 60 SiC15AlN0.2和ZK 60 SiC15AlN0.5的腐蚀电流密度（icorr）分别为377、 242、200和152lA/cm2腐蚀电位ZK60、ZK60SiC15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5中的至少一种是-1.420 V、-1.480 V、-1.410 V和-1.360 V。在ZK60合金中加入SiC和AlN增强体后，Icorr和Ecorr值有下降的趋势。抗腐蚀性由二氧化硅（SiO2）提供，其由于添加SiC而形成在材料表面A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138911见图10。 ZK60SiC15AlN0.2的XRD图案见图11。 ZK60SiC15AlN0.5的XRD图案A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138912图12个。前72 h的失重（mg/dm2）图13岁按天计算样品的腐蚀速率（mg/dm2天）图14. 在3天结束时的样品的腐蚀速率。A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138913图15. 根据使用样品的密度值计算的年份的腐蚀速率（mg/年）。图16. A）ZK60腐蚀表面的图像，在5KX下b）ZK60的元素光谱响应图。A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138914图十七岁A）zk60sic15aln0.5在5 kx下腐蚀表面的图像b）zk60sic15aln0.5的元素光谱响应图表6对图1所示图像的一般EDX分析。 17 a.频谱CNOMgAlSiCLZnZR12.140.952.3385.040.480.000.008.930.12227.181.552.204.150.9863.390.010.520.0231.640.000.541.480.7594.880.000.420.30422.451.272.563.170.6169.270.000.680.0052.901.123.6776.376.610.510.008.750.0861.810.903.1384.080.160.310.069.570.0072.171.064.3182.230.290.220.009.590.1582.390.943.6882.730.400.050.009.690.13平均值7.830.972.8052.411.2828.580.016.020.10Sigma10.560.451.1741.052.1740.150.024.550.10Sigma均值3.730.160.4214.510.7714.200.011.610.04A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138915图18.腐蚀测试结果来自垂直于挤出方向的样品横截面，如a）动电位极化图和b）i corr-Ecorr值所示。4. 结论通过对ZK60镁合金中添加15%SiC和0.2%+0.5%AlN的几种新型混杂复合材料的微观组织和腐蚀性能的研究，ZK 60合金这些照片清楚地显示了黑色颗粒的分布被认为是SiC的代表，并且在微观结构中普遍存在。XRD分析结果表明，SiC的加入使材料中形成了Mg2Si和SiC相。作为添加AlN的结果，形成MgSi和AlN峰。铸 态 ZK 60 合 金 的 显 微 组 织 为 粗 大 的 初 生 α-Mg 。 ZK60 、ZK60SiC15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5铸态试样的平均晶粒尺寸分别为65μm、60μ m、62μ m和48μ mA. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138916图十九岁从平行于样品挤出方向的部分得出的腐蚀试验结果a）动电位极化图b）icorr-Ecorr值。然而，ZK60、ZK60SiC15、ZK60SiC15AlN0.2和ZK60SiC15AlN0.5的挤出样品的平均晶粒尺寸为32l m、28l m、25l m和23l m。将浸泡试验后的腐蚀速率与未增强ZK60合金在三天后的腐蚀速率进行比较，含有15%SiC增强ZK60、15%SiC +0.2%AIN增强ZK60和15%SiC +0.5%AIN增强ZK60ZK60使腐蚀速率分别降低1.13、1.41和1.49。这是由于表面形成了富含Si-O的表面膜动电位极化测试的结果表明，平行于挤出方向进行的测量产生的结果劣于垂直于挤出方向进行的测量。根据腐蚀电流密度（icorr）值，A. 萨格尔岛埃森Ahlatçi等人工程科学与技术，国际期刊41（2023）10138917ZK60SiC15AlN0.5 > ZK60SiC15AlN0.2> ZK60SiC15 > ZK60。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。确认本研究由Karabuk大学资助，项目编号为KBU BAB-22-DR-023，作者感谢这一宝贵的支持。引用[1] Y. 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