1、輪轂作為汽車行駛的運動部件，在支撐全部重量的同時還起著轉(zhuǎn)向、驅(qū)動和制動等關(guān)鍵作用，其輕量化尤其重要。鎂合金汽車輪轂因質(zhì)輕節(jié)能，可提高汽車加速和制動性能，同時因阻尼減振性能而使車輛行駛過程更加平穩(wěn)舒適，因而受到廣大汽車產(chǎn)業(yè)的青睞。然而，受耐蝕性差等因素的制約，鎂合金至今仍未能成為轎車輪轂的主流材料。本文結(jié)合鎂合金輪轂開發(fā)及路試中的問題，開展了輪轂用鎂合金耐腐蝕性及提高鎂輪轂表面處理層防護能力等研究。通過金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（

2、SEM）、差示掃描量熱分析（DSC）、X射線衍射（XRD）、拉伸試驗機、動態(tài)裝置以及電化學工作站等檢測設備，研究了不同含量Ca元素添加以及熱塑性變形條件等對典型輪轂用鎂合金的組織、力學性能和耐腐蝕性能的影響規(guī)律和相關(guān)作用機制；并分析比較了氟碳漆、聚酯漆和微弧氧化三種表面處理方式對合金耐腐蝕性能、結(jié)合力、延展性和動態(tài)彎曲性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴輪轂用鑄態(tài)Mg-5Al-0.4Mn-xCa合金隨著Ca添加量從1wt％，2

3、wt%到4wt%增加，合金中分別依次生成了Al2Ca,(Mg,Al)2Ca和Mg2Ca相。隨Ca含量的改變，合金的腐蝕方式發(fā)生變化，Mg-5Al-0.4Mn合金不添加Ca或者Ca添加量很少時，合金的電偶腐蝕主要是鎂基體被腐蝕，而當Ca添加量較大生成了含Ca相后，含Ca相代替鎂合金基體優(yōu)先受到腐蝕。Mg-5Al-Mn-2Ca合金具有最佳的耐腐蝕性能，腐蝕電流密度為37.82μA/cm2，生成相(Mg,Al)2Ca作為犧牲的陽極可保護鎂基體

4、，合金表面生成的含Ca化合物膜層有阻礙腐蝕介質(zhì)深入基體的作用。⑵通過輪轂用Mg-2Zn-1Mn-xCa（ZM21-xCa）變形態(tài)鎂的研究發(fā)現(xiàn)：ZM21合金具有較低的腐蝕電流密度，耐蝕性在各種常用鎂合金中有優(yōu)勢。當不同含量Ca（0.1，0.3，0.7 wt%）添加到ZM21合金后，晶粒細化和Ca2Mg6Zn3相的生成使合金強度和耐腐蝕性能升高。當Ca的添加量過量為1.6wt%時，Mg2Ca相生成，合金強度和耐蝕性均急劇下降。添加0.7 w

5、t% Ca到ZM21合金中，合金由于細晶強化、固溶強化和第二相強化作用具有最高的強度和較優(yōu)的延伸率，同時合金中生成的大量離散分布的 Ca2Mg6Zn3相顆粒作為電偶腐蝕的陽極受到腐蝕從而保護了基體，導致合金耐腐蝕性能提高。ZM21-0.7Ca合金綜合性能最佳，拉伸強度為260 MPa，延伸率為21.5%，腐蝕電流密度和失重為39.74μA/cm2和0.77 mg/cm2·d。⑶熱變形過程對輪轂鎂合金的組織和耐蝕性的影響研究表明，Mg-5

6、Al-0.4 Mn-2Ca合金經(jīng)過熱變形后，強度從鑄態(tài)的201.44 MPa升高到擠壓態(tài)的281.01 MPa。合金不同工藝狀態(tài)的腐蝕電流密度大小關(guān)系為鑄態(tài)最低（37.82μA/cm2），擠壓態(tài)稍低（56.08μA/cm2），均勻化態(tài)最差（215.15μA/cm2），合金耐腐蝕性能隨熱變形過程而降低。⑷經(jīng)不同溫度變形的（300℃、350℃和400℃）Mg-5Al-0.4Mn-1Ca合金的耐腐蝕性有顯著差異，350℃溫度比300℃更有利于

7、提高合金耐蝕性，但當溫度繼續(xù)升高至400℃，合金基體的腐蝕電流密度升高，耐蝕性降低。合金的腐蝕方式隨著變形溫度的改變而發(fā)生變化，300℃和400℃變形的合金在腐蝕過程中有點蝕發(fā)生；350℃變形的合金無點蝕發(fā)生，表面有抗腐蝕層。⑸隨著變形程度的增加，Mg-5Al-0.4Mn-1Ca合金耐腐蝕性能降低，當擠壓比為9的合金腐蝕電流密度和腐蝕失重分別為11.26μA/cm2和19.01 mg/cm2·d，顯示了最佳的耐腐蝕性能。擠壓過程中AZ3

8、1耐腐蝕性能隨組織演變而發(fā)生改變，再結(jié)晶程度高的區(qū)域晶粒細化，且形成的再結(jié)晶晶粒區(qū)域具有更高的腐蝕電位，可以阻礙腐蝕過程深入，導致合金耐腐蝕性能提高。⑹不同表面處理方式的對比研究表明，氟碳漆涂層腐蝕電流密度和結(jié)合力分別為6.53×10-6μA/cm2和33.73N，具有最佳的耐腐蝕性能和結(jié)合力；涂層延展性較差，在模擬輪轂服役狀態(tài)的動態(tài)彎曲試驗中，反復彎曲氟碳漆材料4258次后表面可見微小裂紋。聚酯漆材料腐蝕電流密度和結(jié)合力分別為0.11

9、μA/cm2和24.05N，具有較優(yōu)的耐腐蝕性能和結(jié)合力；涂層延展程度達到了靜態(tài)彎曲試驗設置的最大位移，反復彎曲聚酯漆材料5055次后表面可見微小裂紋。微弧氧化材料腐蝕電流密度和結(jié)合力分別為3.82μA/cm2和1.88N，耐腐蝕能力最差，涂層延展性好，反復彎曲材料3637次可見微小裂紋。⑺聚酯漆噴涂工藝研究結(jié)果表明，刻蝕處理后的材料具有比未刻蝕材料更高的結(jié)合力和延展性，同時具有與未刻蝕漆層稍低的耐腐蝕能力。聚酯漆隨著噴涂厚度的增加，材