镁合金作为目前最轻的金属结构材料,具有比强度高、减重潜力大等显著优势,在汽车、航空航天等轻量化领域应用前景广阔。然而,由于镁本身化学活性高,其表面易形成疏松、多孔且不稳定的腐蚀产物膜,难以对基体提供有效保护,导致耐腐蚀性能明显不足。
腐蚀不仅缩短构件服役寿命、提高维护成本,还带来安全隐患,严重削弱镁合金在工程应用中的优势。当前,虽然通过合金化和显微组织调控提升镁合金耐蚀性的研究已取得一定进展,但对保护膜形成机制和结构特征仍缺乏系统、定量的认识,耐蚀镁合金的可设计与可预期防护仍面临重大挑战。
基于此,上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心曾小勤教授团队基于微合金设计提出“自愈合非晶表面膜”防护新策略,制备出具有里程碑意义的“不锈镁合金”Mg-2Sc-0.5Al,其腐蚀速率仅0.027 mm/a,对高达200 ppm的铁杂质仍高度稳定。该合金在腐蚀介质中能快速形成致密均匀的“玻璃态”非晶氢氧化膜,划伤后约30小时内即可自发修复,实现长期、可靠防护。

研究还表明,以汽车面板为例,将镁合金部件寿命由2年提升至20年,可削减约78%的全生命周期二氧化碳排放,凸显“延长材料寿命即减碳”的新路径,为“不锈镁合金”的工程化应用奠定了重要基础。
相关研究成果已发表在国际材料科学顶级期刊Materials Today上。上海交通大学曾小勤教授、应韬研究员、王静雅副教授以及澳大利亚皇家墨尔本理工大学邱冬教授为论文共同通讯作者,上海交通大学陈毓洋博士后、刘瑶博士生为论文共同第一作者。研究工作获得了国家自然科学基金的资助。
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