近日，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彭立明特聘教授团队在激光增材制造高强度镁稀土合金（Mg-Gd-Zn-Zr）腐蚀机制方面取得了重要研究进展，研究成果以“Corrosion behavior of Mg-11Gd-2Zn-0.4Zr alloy before and after heat treatment: Additive manufacturing versus casting”为题发表在腐蚀领域顶级学术期刊《Corrosion Science》上，论文链接为https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.112947。邓庆琛博士后为论文的第一作者，吴玉娟研究员为论文的通讯作者，彭立明特聘教授为论文的共同作者，该研究工作得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目。

彭立明教授团队从2015年开始在国际上率先开展激光增材制造高强度Mg-Gd系镁稀土合金的研究，在增材制造专用粉末制备、成形工艺优化、热处理制度开发、组织性能调控、专用设备研制和工程样件成形等方面积累了大量的经验，开发了一系列激光增材制造专用高强度Mg-Gd系镁稀土合金，相比于其他镁合金（如AZ91D，WE43和ZK60等）强度显著提升。尽管激光增材制造技术在提升镁合金力学性能方面已取得显著成果，但其对腐蚀性能的影响尚不明确，尤其是与传统铸造合金的对比。

图1 激光增材制造和半连铸铸造GZ112K合金显微组织对比

基于此，本研究主要探讨了通过激光粉末床熔融（LPBF）增材制造技术制备的高强度Mg-11Gd-2Zn-0.4Zr（GZ112K）镁稀土合金与传统半连续铸造制备的同成分合金在经过固溶和时效（T4和T6）热处理前后的腐蚀行为差异。

图2 激光增材制造和半连铸铸造GZ112K合金热处理前后耐腐蚀性能对比

通过电化学测试、浸泡实验、腐蚀形貌表征、腐蚀产物分析以及伏特电位分布研究，系统评估了不同制备工艺和热处理状态下GZ112K合金的腐蚀性能，并揭示了其腐蚀机制。电化学测试和浸泡测试揭示了以下耐腐蚀性能排序：LPBF态 < LPBF-T6 < LPBF-T4 < F-T4 < F-T6 < 铸造态。尽管LPBF态合金具有更细的晶粒和(Mg,Zn)3Gd共晶第二相，这些特性增强了其室温拉伸性能，但由于(Mg,Zn)3Gd沿晶界呈网状分布，缺乏腐蚀屏障效应，同时增加了阴极与阳极的比例，因此其耐腐蚀性较差。

图3 腐蚀形貌表征

图4 横截面腐蚀传播路径表征

图5 腐蚀产物XPS分析

在T4处理过程中，(Mg,Zn)3Gd相沿晶界转变为块状X相，并在晶粒内形成层片状长周期堆叠有序（14H-LPSO）结构，降低了与Mg基体的伏特电位差，从而提高了耐腐蚀性。然而，LPBF-T6合金中β′时效析出相的形成增加了微观电偶腐蚀倾向，略微降低了耐腐蚀性。

图6 SKPFM测定第二相与Mg基体的电势分布

图7 SVET测定激光增材制造和半连铸铸造GZ112K合金表面腐蚀电压

图8 显微组织演变示意图和腐蚀机制分析

本研究为评估增材制造镁合金的耐腐蚀性提供了重要依据，强调了T4和T6热处理在优化增材制造镁合金耐腐蚀性方面的重要作用。未来通过综合考虑力学性能和腐蚀性能，可进一步优化合金成分和制备工艺，开发出更符合实际应用需求的高性能增材制造镁合金材料。近年来，在丁文江院士的大力支持下，彭立明教授团队在激光增材制造专用镁稀土合金材料开发与成形工艺优化方面取得了一系列原创性科研成果，旨在推动我国激光增材制造高性能镁稀土合金轻量化构件的发展与应用。