本發明屬于鎂合金材料，具體涉及力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，還涉及上述制備方法制備得到的力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金。
背景技術：
1、鎂合金因密度低、比強度高等優點，在航空航天、汽車工業以及生物醫用等領域具有廣泛的應用前景。然而，鎂合金的化學活性較高，在含氯環境或模擬體液環境中易發生快速腐蝕，導致服役壽命較短，限制其進一步應用。
2、現有技術中，通常通過合金化、塑性加工或表面處理等方式改善鎂合金性能。例如，通過添加合金元素可在一定程度上提高鎂合金的力學性能，但往往難以兼顧耐腐蝕性能；而單一的表面處理方法雖然能夠提高耐腐蝕性能，但若忽略基體組織調控，易導致材料整體性能受限。
3、因此，如何在保證鎂合金基體力學性能的前提下，有效提高其耐腐蝕性能，仍然是本領域亟需解決的技術問題。
技術實現思路
1、本發明的第一個目的是提供力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，通過在鎂合金表面構建具有協同阻隔作用的復合涂層結構，從而有效抑制腐蝕介質向基體內部的侵入，在保證鎂合金基體力學性能穩定的前提下，對鎂合金表面進行合理的復合涂層設計，從而有效提高鎂合金的耐腐蝕性能，解決了現有技術中鎂合金腐蝕速率快、腐蝕過程不穩定等問題。
2、本發明的第二個目的是提供利用上述制備方法制備得到的力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金。
3、本發明所采用的第一個技術方案是：力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，具體方法如下：
4、s1、mg-bi-mn鑄態合金制備：以高純鎂塊為基體金屬，加入微量合金化元素鉍粒和錳塊，采用熔煉澆鑄工藝制備得到mg-bi-mn鑄態合金；
5、s2、基體組織調控：對mg-bi-mn鑄態合金進行均勻化熱處理，隨后進行水淬、去除表面氧化皮，用線切割成坯料后進行熱擠壓處理，得到熱擠壓樣品；
6、s3、有機無機復合涂層表面處理：對熱擠壓樣品進行處理并制作成電化學沉積用工作電極，隨后在制備好的sa-van-ha電解液中進行電化學沉積，完成sa-van-ha涂層包覆，最后再用聚乳酸浸覆處理，得到力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金。
7、本發明的特點還在于：
8、s1的具體方法如下：
9、s1.1、首先去掉高純鎂塊和錳塊表面氧化皮備用；
10、s1.2、將坩堝升溫到750℃并保持穩定，按照熔點由低到高的順序，依次加入鉍粒、高純鎂塊、錳塊，每一種元素完全熔化后使用石磨棒進行攪拌，再加入另一種元素，在每次打開爐門時需同時通入sf6與co2混合氣體，然后加入覆蓋劑，再加入精煉劑，待所有金屬完全熔化后，攪拌3~5min使合金熔液充分融合，保溫20~25min，保溫過程中每隔三分鐘進行攪拌和測溫，溫度穩定在720℃~730℃，得到熔液；
11、s1.3、最后進行扒渣，將熔液表面氧化層去除，等溫度降至710℃，快速將熔液倒入已預熱到200℃的黃銅模具中，等待40~50秒完全凝固后進行脫模，迅速將合金放入冰水中進行冷卻，最終獲得mg-bi-mn鑄態合金。
12、按質量百分比算，高純鎂塊占比為97.5wt%，鉍粒占比為2wt%，錳塊占比為0.5wt%；
13、sf6與co2混合氣體中sf6與co2的比例為1:99；
14、覆蓋劑具體為rj-2?鎂合金覆蓋劑，其加入量為鉍粒、高純鎂塊、錳塊總質量的0.5%～2.0%；
15、精煉劑具體為c2cl6精煉劑，其加入量為鉍粒、高純鎂塊、錳塊總質量的?0.1%～0.5%。
16、s1中高純鎂塊的純度為99.999%，鉍粒的純度為99.999%。
17、s2的具體方法如下：
18、s2.1、將mg-bi-mn鑄態合金用不銹鋼薄片包裹，并把硫化亞鐵塊放入箱式電阻爐爐內，加入量為mg-bi-mn鑄態合金質量的0.5%～2.0%，隨后進行均勻化熱處理，均勻化熱處理的處理溫度為420~460℃，處理時間為18~24h；
19、s2.2、熱處理結束后，對合金進行水淬，隨后去除表面氧化皮，用線切割將材料加工成所需坯料進行熱擠壓處理，擠壓溫度為210~250℃，擠壓比為11~18，擠壓速度為3~5mm/s，合金保溫25~30min，并對預熱后的擠壓模具均勻涂抹石墨潤滑脂，擠壓得到擠壓棒，迅速進行水淬，得到熱擠壓樣品。
20、s3的具體方法如下：
21、s3.1、對樣品進行處理：利用線切割將熱擠壓樣品制備成試樣，采用砂紙進行機械打磨，隨后使用金剛石拋光膏進行拋光，再用二氧化硅懸浮液進行拋光；最后將樣品依次置于無水乙醇和去離子水中進行超聲清洗，每次清洗時間為10~20?min，以去除表面殘留雜質和油污，清洗完成后，80℃干燥2~3h備用；
22、s3.2、制備電解液：將海藻酸鈉和萬古霉素溶于去離子水中，得到?sa-van前驅液；將濃度為0.09mol/l的(nh4)2hpo4溶入ca(no3)2·4h2o、mn(no3)·2h2o、zn(no3)·2h2o三者的混合溶液中，得到(ca+mn+zn)/p預電解液；將sa-van前驅液逐滴加入(ca+mn+zn)/p預電解液中，得到sa-van-ha電解液；
23、s3.3、樣品外包覆sa-van-ha涂層：將?s3.1中干燥后的樣品背面用導電膠粘在銅導線上，利用環氧樹脂與固化劑對樣品非工作表面進行密封，僅暴露?10×10mm?的工作表面，室溫下固化2h，完成電化學沉積用工作電極的制備；
24、隨后對制備好的工作電極進行電化學沉積：采用三電極體系，試樣為工作電極、1cm2的純鉑片電極為對電極、飽和甘汞電極為參比電極；在sa-van-ha電解液中進行，沉積時間為0.5?h~2.0?h，沉積電流為-1.5?ma~-3.0?ma；最后，將樣品從sa-van-ha電解液中分離，用去離子水清洗20~30min，將樣品轉入80℃的水熱釜中，加熱8h后放入干燥箱中干燥4h備用，得到sa-van-ha涂層包覆的樣品；
25、s3.4、聚乳酸浸覆處理：將聚乳酸粉末加入到二氯甲烷溶劑中，室溫下磁力攪拌2h至聚乳酸完全溶解，靜置30min，制備濃度為10%~20%的聚乳酸二氯甲烷溶液，將所制備的sa-van-ha涂層包覆的樣品浸入聚乳酸二氯甲烷溶液中10~15min，以5mm/s的速度垂直勻速取出，反復三次后，將樣品放入真空干燥箱，常溫干燥24~30小時，最終得到力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金。
26、s3.2的具體方法如下：
27、s3.2.1、制備sa-van前驅液：在去離子水中加入海藻酸鈉，制備得到濃度為?3wt%的海藻酸鈉溶液，隨后加入萬古霉素，繼續攪拌?1h?至完全溶解，萬古霉素濃度為5%，得到sa-van前驅液；
28、s3.2.2、制備預電解液：將ca(no3)2·4h2o、mn(no3)·2h2o、zn(no3)·2h2o按質量比8:1:1分別溶于去離子水中制成混合溶液；然后將濃度為0.09mol/l的(nh4)2hpo4溶入上述溶液，其中(nh4)2hpo4加入量是上述混合溶液體積的25%~35%，在n2氣氛下，使用氨水和鹽酸將預電解液ph值調節到4.7~5.0，維持28℃恒溫，制備得到(ca+mn+zn)/p預電解液；
29、s3.2.3、將制備得到的sa-van前驅液逐滴加入(ca+mn+zn)/p預電解液中，sa-van前驅液與(ca+mn+zn)/p預電解液的體積比為1：20，室溫下磁力攪拌5~6h，并用氨水和鹽酸調節混合溶液ph值使其維持在4.7~5.0，得到電解液。
30、s3.1中二氧化硅懸浮液濃度為25%~35%；
31、s3.2中海藻酸鈉的濃度為3wt%；
32、s3.2中ca(no3)2·4h2o?濃度為0.15mol/l，mn(no3)·2h2o?濃度為?0.021mol/l，zn(no3)·2h2o，濃度為0.020mol/l；
33、s3.4中二氯甲烷溶液濃度為10%~20%，w/v。
34、本發明所采用的第二個技術方案是：
35、根據上述制備方法制備得到的力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金。
36、本發明的有益效果是：
37、（1）本發明力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，通過合理的合金設計與變形加工，降低了基體中第二相尺寸，從源頭上減緩了微電偶腐蝕的發生，同時獲得細晶組織，從而具備良好的力學性能；
38、（2）本發明力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，通過在鎂合金表面構建無機沉積層與高分子封閉層組成的復合涂層結構，顯著提高了合金表面對腐蝕介質的阻隔能力，避免了單一涂層中孔隙和缺陷對耐腐蝕性能的不利影響；基體組織調控與表面處理相互獨立又協同作用，在改善耐腐蝕性能的同時，對基體力學性能無顯著不利影響；
39、（3）本發明力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，電化學沉積與水熱處理相結合，使涂層結構更加致密穩定，有效增強了涂層與鎂合金基體之間的結合強度，降低了涂層在服役環境中剝落或失效的風險；
40、（4）本發明力學性能與耐腐蝕性能協同優化的鎂合金的制備方法，通過對鎂合金基體成分及組織進行優化，使其具備良好的力學性能和結構穩定性；并在此基礎上，在鎂合金表面構建具有協同阻隔作用的復合涂層結構，以延緩腐蝕介質向基體內部的侵入過程，實現對鎂合金腐蝕行為的有效調控，無需復雜設備，工藝參數可控，重復性好，適用于不同成分鎂合金的表面防護處理，具有良好的應用潛力；制備的鎂合金在腐蝕后的表面形貌更加完整，腐蝕損傷程度降低。