Прогнозирование коррозиционной стойкости магналиев.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N2/97-108Ключевые слова:
Коррозия, алюминиево-магниевый сплав, магналий, алюминий, кубическая подсистема, галогены, квантово-химические расчетыАннотация
В представленной работе рассмотрены факторы, влияющие на прочность и скорость коррозии в морской воде магналиев (сплавов АМг - алюминиево-магниевый сплав). Показано, что в ненасыщенных твердых альфа растворах основной формой магния в структуре алюминия является электронное соединение Mg2Al4 , входящее в ромбическую подсистему ячеек алюминия. Расчет показал, что чем больше ячеек алюминия содержат в качестве ромбической подсистемы группу Mg2Al4, тем выше прочность данных сплавов. Методом РМ3 определен механизм разрушения ионами галогенов ячеек чистого алюминия и ячеек алюминия содержащих группу Mg2Al4. Разрушение обоих типов ячеек происходит по одинаковому сценарию, через отрыв ионами галогенов центрального атома в верхней грани ячеек, граничащих с морской водой. Показано, что в морской воде скорость коррозии ячеек алюминия содержащих группу Mg2Al4 больше, чем скорость коррозии ячеек чистого алюминия. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитать изменение скорости коррозии магналиев с низкой массовой долей магния (до 3,5 % магния включительно) в морской воде. Модель позволяет учитывать изменение влияния массовой доли основных легирующих элементов (Mg, Cr, Mn, Zn, Ti, Cu) на скорость коррозии. Изменение скорости коррозии в морской воде трех вариантов сплава алюминия рассчитано с использованием данной модели. Эти варианты алюминиево-магниевых сплавов включают содержание магния 2,6 массовых % с повышенным содержанием легирующих элементов Cr и Mn.
Библиографические ссылки
Polmear J.I. (1996) Recent developments in light alloys. J. Mat. Transactions, JIM, 37, 1, 12–31. https://doi.org/10.2320/matertrans1989.37.12 DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans1989.37.12
Zhu Q., Abdob M.F., Talamantes-Silva J., Sellars C.M., Linkens D.A., Beynon J.H. (2003) Hybrid modelling of aluminium-magnesium alloys during thermomechanical processing in terms of physically-based, neuro-fuzzy and finite element models. J. Acta Materialia. 51, 17, 5051 – 5062. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(03)00353-7 DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(03)00353-7
Zhang L., Lin D.-Y., Wang H., Car R., Weinan E. (2019) Active learning of uniformly accurate interatomic potentials for materials simulation. Phys. Rev. Mater., 3, I.2, 023804(9) https://doi.org/10.1103/PhysRev Materials.3.023804 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.3.023804
Erkmen J., Hamamci B., Aydin A. (2024). Examining the corrosion behavior of 6061-T6 al alloy inside seawater with decorative gold- and silver-color coating. Gazi University J. of Science, 37, 2, 953 – 967. https://doi.org/10.35378/ gujs.1219180 DOI: https://doi.org/10.35378/gujs.1219180
Lim M.L.C., Kelly R.G., Scully J.R. (2015) Overview of intergranular corrosion mechanism, phenomenological observations, and modeling of AA5083. J. Mat. Science., 72, .2, 198-220. https://doi.org/10.5006/1818 DOI: https://doi.org/10.5006/1818
Lim J., Jeong G., Seo K., Lim J., Park S., Ju W., Janani G., Lee D., Kim J., Han M., Kim T., Park S., Cho H., Sim U. (2022) Controlled optimization of Mg and Zn in Al alloys for improved corrosion resistance via uniform corrosion. J. Mat. Adv., 3. 4813 – 4823. https://doi.org/10.1039/D1MA01220G DOI: https://doi.org/10.1039/D1MA01220G
Verissimo N.C., Freitas E.S., Cheung N., Garcia A., Osóri W.R. (2017) The effects of Zn segregation and microstructure length scale on the corrosion behavior of a directionally solidified Mg-25 wt.%Zn alloy. J. of Alloys and Compounds, 723, 649 – 660. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.199 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.199
Kim Y., Park J., An B., Lee Y., Yang Ch., Kim J. (2018) Investigation of zirconium effect on the corrosion resistance of aluminum alloy using electrochemical methods and numerical simulation in an acidified synthetic sea salt solution. J. Mat., 11, I.10, 982. https://doi.o1rg/10.3390/ma11101982 DOI: https://doi.org/10.3390/ma11101982
Wolverton C. (2001) Crystal structure and stability of complex precipitate phases in Al-Cu-Mg-(Si) an Al-Zn-Mg alloys. J. Acta Materialia, 49, 16, 3129 – 3142. https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00229-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(01)00229-4
Stewaet J.P. (1989) Optimization of parameters for semiempirical methods 2. 1989. Applications J. Computational Chemistry, 10(2), 221-264. https://doi.org/10.1002/jcc.540100209 DOI: https://doi.org/10.1002/jcc.540100209
Bokiya G.B. (1971) Crystallochemistry, Institute of Radio Engineering and Electronics. USSR Academy of Sciences, Moscow. Available at: https://cat.libnvkz.ru/CGI/irbis64r_14/cgiirbis_64.exe?LNG=&Z21ID=&I21DBN [in Russian]
Kvasov F.I., Fridlyander I.N. (1982) Industrial aluminium alloys: reference book, Metallurgiya, Moscow. Available at: https://i.twirpx.link/file/1686114/ [in Russian]
Shepelevich V.G. (2007) Structure of rapidly solidified foils of AMg6 alloy. Bulletin of P.O. Sukhoi State Technical University, 28, 12 – 16. Available at: http://elib.gstu.by/handle/220612/9923 [in Russian]
Golovkin P.A. (2022) About the factor of quantitative content of intermetallic phases in the nature of destruction of AMg6 alloy open forgings. Technol. Light Alloys, 2, 5 – 19. Available at: https://doi.org/10.24412/0321-4664-2022-2-15-19
GOST 4784-2019. Aluminium and wrought aluminium alloys. Grades (State Standard 4784-2019). Publishing House of Standards, Moscow. Available at: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293728/4293728395.pdf?ysclid =m2sxpac9co349327183
Kolachev B.A., Livanov V.A., Elagin V.I. (1972) Metallurgy and heat treatment of non-ferrous metals and alloys. Metallurgy, Moscow. Available at: https://techlibrary.ru/b2/2s1p1m1a1y1f1c_2i.2h.,_2m1m1a11j1o [in Russian]
Berdibekov A.T., Khalenov O.S., Zinoviev L.A., Laurynas V.Ch., Gruzin, V.V., Dolya, A.V. (2023) Reason of corrosion of aluminium products in seawater. Eurasian phys. tech. j., 20, 3(45), 20–26. https://doi.org/10.31489/ 2023No3/20-26 DOI: https://doi.org/10.31489/2023No3/20-26
Sinyavskiy V.S., Valkov V.D., Budov G.M. (1979) Corrosion and protection of aluminium alloys. Metallurgiya, Moscow. Available at: https://echemistry.ru/literatura/korroziya/korroziya-i-zashhita-alyuminievyh-splavov.html
Baikenov M.I., Seldyugaev O., Guchenko S.A., Afanasyev D.A. (2024) Reason of pitting corrosion of martensitic steel in seawater. Eurasian phys. tech. j., 21, 1(47), 38–48. https://doi.org/10.31489/2024No1/38-48 DOI: https://doi.org/10.31489/2024No1/38-48
Song Ch.-R., Dong B.-X., Zhang S.-Y., Yang H.-Y., Liu L., Kang J., Meng J., Luo Ch.-J., Wang Ch.-G., Cao K., Qiao J., Shu Sh.-L., Zhu M., Qiu F., Jiang Q.-Ch. (2024) Recent progress of Al–Mg alloys: Forming and preparation process, microstructure manipulation and application. J. of Materials Research and Technology, 31, 3255 - 3286. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.07.051 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.07.051
Shakhnazarov T.A., Takhtarova Yu.A. (2008) Russian patent. Method of alloying with chrome. Available at: https://patenton.ru/patent/RU2324753C2?ysclid=m4gwqsw68m972534492
