提高抗腐蚀性能的碳纳米管增强镁基复合材料的应用前景

镁是化学性质非常活泼的金属，标准电极电位E^㊀=-2.37V。因此，镁合金在腐蚀性介质中，化学活性很高的镁基体与合金元素和杂质元素很容易形成腐蚀电池，诱发电偶腐蚀。另外，根据PB原理^[148]，当金属材料在氧化过程中形成的氧化膜的体积V_mo比生成这些氧化膜所消耗金属的体积V_m要大时，氧化膜具有保护作用。镁合金表面形成的氧化膜（MgO），其致密系数（PB比）α=0.84，由于α＜1，所以氧化膜不致密，不能形成稳定保护膜。这是镁和镁合金不及铝和铝合金耐腐蚀的主要原因。

镁合金极差的耐蚀性制约了镁合金及镁基复合材料作为结构材料和功能材料的应用^[149]。直到目前为止镁合金的应用由于其相对低的抗腐蚀性能而受到了限制^[150]。因此，镁合金在工业应用时必须进行适当的处理，以提高其抗腐蚀性^[151]。目前国内外采用的防腐措施主要有化学转化处理、阳极氧化、微弧氧化、离子注入技术、激光表面合金化、化学镀及电镀等。但处理方法均存在工艺复杂、成本较高、操作复杂、工艺不稳定等问题^[152]。碳纳米管具有优异的力学性能，是一种绝好的纳米级纤维材料，其性能优于当前的任何纤维，既具有碳纤维的固有性质，又具有金属材料的导电导热性、陶瓷材料的耐热耐蚀性、纺织纤维的柔软可编性以及高分子材料的低密度易加工性，是一种一材多能和一材多用的功能材料和结构材料，可望应用于材料领域的多个方面^[153]。此外，有不少研究表明，用碳纳米管作为增强相制备的CNTs增强镁基复合材料具有很好的增强效果，综合力学性能得到显著提高^[154-157]。但如果能够在提高力学性能的同时还能提高其抗腐蚀性能，那么碳纳米管增强镁基复合材料将拥有更广阔的应用前景。目前还未见有关碳纳米管对镁合金抗腐蚀性能的研究报道。(www.xing528.com)

本章对铸态和经ECAP变形不同道次后的碳纳米管增强镁基复合材料分别进行了静态浸渍实验和电化学腐蚀实验；通过对腐蚀后试样表面宏观形貌与微观形貌的观测分析，采用失重法计算腐蚀速率的大小以及极化腐蚀电流密度的分析计算；研究了碳纳米管的加入量对复合材料铸态抗腐蚀性能的影响，复合材料中碳纳米管的分散程度对复合材料抗腐蚀性能的影响，以及ECAP变形工艺对复合材料抗腐蚀性能的影响，为深层次开发碳纳米管增强镁基复合材料奠定基础。