摘要：在材料科学领域，合金的性能优化一直是研究热点。镁锂合金虽轻，但耐蚀性和强度欠佳；中熵合金却有着优异性能。二者结合会碰撞出怎样的火花？本文通过实验，深入探究了新型轻质Mg-Li-Zn中熵合金固溶处理前后的微观组织、腐蚀性能和行为，为材料研究开辟新方向，一起来了解

导读

在材料科学领域，合金的性能优化一直是研究热点。镁锂合金虽轻，但耐蚀性和强度欠佳；中熵合金却有着优异性能。二者结合会碰撞出怎样的火花？本文通过实验，深入探究了新型轻质Mg-Li-Zn中熵合金固溶处理前后的微观组织、腐蚀性能和行为，为材料研究开辟新方向，一起来了解下吧！

Mg-Li系合金作为超轻金属结构材料，密度仅为铝合金的1/2、镁合金的3/4，还具备高比强度、比刚度，优良的电磁屏蔽能力，良好的加工性能等优势，在航空航天、兵器军工和3C等领域前景广阔。然而，它也存在明显不足，Li的添加不仅降低了镁合金的抗腐蚀性能，还减弱了其绝对强度，现有的二元Mg-Li合金因绝对强度低和耐腐蚀性能差，应用受到严重制约。

为解决这些问题，研究者常采用合金化方法，添加少量其他元素来制备高耐腐蚀性Mg-Li合金，比如添加Zn可产生固溶强化和第二相强化效果 。对镁合金进行热处理，改变第二相的数量和分布，也能影响其腐蚀速率。

中熵合金由3 - 4种等（近）摩尔比的主元素组成，部分中/高熵合金具有超越传统合金的优异性能，如超高强塑性、耐热性、耐蚀性等。采用Mg、Zn等低密度主元元素制备的中/高熵合金，在降低密度的同时还能兼顾这些优异性能，为镁合金综合性能提升提供了新方向。不过，目前关于轻质中/高熵合金耐腐蚀性能的研究报道较少。

【内容来源】

本文由杨宏冉、邓元松、陈美欣等学者撰写，他们来自广东工业大学材料与能源学院以及化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心（广东省榕江实验室）。文章名为《新型轻质Mg-Li-Zn中熵合金的设计、组织与腐蚀行为》，发表于《特种铸造及有色合金》2025年第45卷第3期。文章基于超轻镁锂合金和中熵合金概念，设计了Mg、Li、Zn等摩尔比的轻质中熵合金，利用固溶处理调控其微观组织，并对比分析了固溶前后合金的微观组织、腐蚀性能和腐蚀行为。

【研究亮点】

首次将超轻镁锂合金与中熵合金概念结合，设计出新型Mg-Li-Zn等摩尔比的轻质中熵合金；系统研究了固溶处理对该合金微观组织、腐蚀性能和行为的影响，发现固溶处理能显著提高合金耐蚀性，为轻质中熵合金在耐蚀领域的应用提供了理论依据。

【研究方法】

研究人员将高纯度的纯镁、纯锂、纯锌按等摩尔比放入真空感应熔炉，在特定条件下熔炼浇注得到铸态合金试样。用iCAP PRO型电感耦合等离子体质谱仪分析化学成分，部分试样经固溶处理后，通过DMI3000-M型光学显微镜、S-3400N型扫描电镜和Bruke D8 Advance型X射线衍射仪观察微观组织和物相组成。

通过析氢法、质量损失法评估耐蚀性，利用CX350H型电化学工作站采用三电极体系进行电化学测试，包括动电位极化测试和电化学阻抗谱分析。对固溶前后试样在0.1mol/L的NaCl溶液中浸泡不同时间，用多种显微镜观察腐蚀形貌。

【内容解读】

微观组织

铸态合金是由α-LiMgZn和β-LiMgZn相组成的双相结构，β-LiMgZn基体中还有较多第二相颗粒。固溶处理后，合金依然是双相组织，但第二相颗粒消失，β-LiMgZn基体相占比改变，相界面析出新的第二相，元素分布更均匀。从XRD图谱能看到，固溶处理后LiMgZn相峰强更高，其他Mg-Li-Zn相峰基本消失；OM和SEM形貌也直观展示了铸态和固溶态合金的组织差异。

图1铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金的XRD图谱

图2铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金的OM和SEM组织

析氢和质量损失

铸态Mg-Li-Zn合金析氢速率和质量损失率远大于固溶态合金，铸态合金质量损失率是固溶态的3倍多。这是因为铸态合金双相组织和大量第二相颗粒易引发微电偶腐蚀，而固溶处理后阴极第二相消失，成分更均匀，减弱了微电偶腐蚀效应，提升了耐蚀性。

图3铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金的析氢速率与质量损失速率

腐蚀电化学

动电位极化曲线和阻抗谱测试结果表明，固溶态合金自腐蚀电位更高、自腐蚀电流密度更低，阻抗谱中容抗弧半径更大，电荷转移电阻Rt值也更大，这些都说明固溶态合金耐蚀性优于铸态合金，与析氢和质量损失测试结果一致。

图4铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金的动电位极化曲线和阻抗谱

图5铸态与固溶态Mg-Li-Zn合金阻抗谱的等效电路

腐蚀形貌

宏观上，铸态合金随着腐蚀时间延长，腐蚀现象加剧，浸泡24h后出现严重腐蚀开裂；固溶态合金腐蚀迹象较轻，浸泡24h后仅有轻微腐蚀裂纹。微观下，铸态合金腐蚀优先发生在β-LiMgZn相基体，腐蚀程度随时间加深；固溶态合金腐蚀损伤程度明显弱于铸态合金。激光共聚焦形貌显示，铸态合金腐蚀坑深度和面积随时间显著增加，固溶态合金腐蚀坑深度增加缓慢，耐蚀性更好。

图6铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金在0.1 mol/L NaCl溶液中分别浸泡1、4、24 h后的宏观腐蚀形貌

图7铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金在0.1 mol/L NaCl溶液中分别浸泡1、4、24 h后的SEM腐蚀形貌

图8铸态和固溶态Mg-Li-Zn合金在0.1mol/L NaCl溶液中腐蚀不同时间后去除腐蚀产物后的激光共聚焦形貌

【主要结论】

铸态Mg-Li-Zn中熵合金是α-LiMgZn和β-LiMgZn相的双相结构，含较多第二相颗粒；固溶处理后保持双相组织，第二相颗粒溶解。固溶处理显著提高合金耐蚀性，降低析氢和质量损失率，提升自腐蚀电位，降低自腐蚀电流密度，增大容抗弧半径。两种状态合金腐蚀机制都是微电偶腐蚀，且都优先腐蚀β-LiMgZn相，但固溶处理减弱了腐蚀程度，减小了腐蚀面积和腐蚀坑深度，主要原因是第二相颗粒溶解和成分均匀化减弱了微电偶腐蚀效应。

【引用格式】

-中文：杨宏冉，邓元松，陈美欣，等. 新型轻质Mg-Li-Zn中熵合金的设计、组织与腐蚀行为［J］. 特种铸造及有色合金，2025，45（3）：358-364.

-英文：YANG H R，DENG Y S，CHEN M X，et al. Design， microstructure and corrosion behavior of a novel lightweight Mg-Li-Zn medium entropy alloy［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2025，45（3）：358-364.

扩展阅读：欢迎登陆www.special-cast.com，阅读、下载、引用《特种铸造及有色合金》期刊上发表的论文。

编译：彭瑾

编辑/排版：江姗

校对：刘晨辉

审核：张正贺

来源：特铸杂志