AZ31镁合金表面Al合金化层的制备与性能研究

为提高镁合金表面的耐蚀性,采用热喷涂技术在AZ31镁合金表面制备铝涂层,并利用脉冲钨极氩弧表面熔覆的方法进行表面重熔,获得富铝的合金化层,分析了合金化层的组织结构和性能。研究结果表明:在AZ31镁合金表面的铝合金化层中存在典型的树枝晶结构,含有金属间化合物Mg2Al3,Mg17Al12以及α-Mg和Al固溶体。显微硬度测试表明,铝合金化可使AZ31镁合金表面硬度由HV50左右提高到HV200左右。极化曲线测试表明,合金化层提高了镁合金表面的耐蚀性。     

纯镁和镁合金强流脉冲电子束表面合金化性能

利用强流脉冲电子束对纯镁及镁合金AZ31和AZ91HP进行表面合金化处理。用光学显微镜和扫描电镜对表面处理层形貌和组织进行了分析,腐蚀性能和摩擦磨损测试表明:纯镁表面合金化铝后,样品抗5%NaCl溶液腐蚀性能得到显著提高,维钝电流降低2个数量级以上;而镁合金AZ31以及AZ91HP表面合金化Cr、TiN后,耐磨性均得到提高。     

强流脉冲电子束表面改性AZ31镁合金的耐磨耐蚀性能

选用强流脉冲电子束对AZ31镁合金进行表面改性处理,分析了改性后的AZ31镁合金表面显微结构,测量处理前后AZ31镁合金的耐磨性能和耐蚀性能。结果表明,脉冲电子束处理后AZ31合金表面出现了典型的熔坑形貌,同时熔坑周围有应力波作用产生的褶痕。由电子束快速凝固作用所产生的表层晶粒细化和固溶强化显著提高了AZ31合金的耐磨性。此外,电子束表面改性导致表层镁、铝元素含量及分布形式发生变化。样品表层铝元素的升高是改善其腐蚀性能的主要原因。     

电子束表面改性对镁合金耐磨性的影响

以提高镁合金的耐磨性为楔入点,利用强流脉冲电子束对两种典型镁合金AZ31和AZ91HP进行表面重熔处理,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对合金表面改性层形貌和相结构进行了分析.电子束处理后镁合金表面呈现快速熔凝的形貌特征,局部出现"熔坑"微观组织.X射线结果表明,电子束处理后镁合金表面残存大量应力,且第二相Mg17Al12发生了固溶,这使两种镁合金改性层的硬度得到提高,从而改善了AZ31和AZ91HP镁合金的耐磨性.     

激光冲击处理对AZ31B镁合金表面质量的影响

为了研究激光冲击处理对AZ31B镁合金表面质量的影响,采用波长1 064 nm、脉冲宽度15 ns、脉冲能量10 J、光斑直径3mm的钕玻璃脉冲激光器,对轧制态AZ31B镁合金薄板试样表面进行激光冲击处理。试验结果表明:单次冲击所形成的凹坑深度达到39.122μm;由于激光能量分布不均匀,导致AZ31B镁合金表面粗糙度值增大。     

强流脉冲离子束辐照AZ31镁合金的干滑动磨损行为

用脉冲宽度为70~80 ns,束流密度为200 A/cm2,辐照次数为1、5和10次的强流脉冲离子束(HIPIB)辐照AZ31镁合金,用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)以及干滑动磨损试验对辐照后试样进行表征和干滑动磨损行为研究。结果表明,HIPIB辐照试样获得了显著优于未辐照试样的耐磨性能,且随着辐照次数的增加改善作用增强。具有最高硬度的10次辐照试样的磨损率较未辐照试样减小约一个数量级,磨粒磨损倾向大大降低,HIPIB辐照使得镁合金的磨损机制从单一的磨粒磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损的混合磨损,这主要归结于辐照表面改性层晶粒的细化而导致镁合金表面硬度的提高。     

Effect of Friction Stir Processing on Microstructure and Mechanical Properties of Cast AZ31 Magnesium Alloy

对铸态AZ31镁合金进行单道次和双道次搅拌摩擦加工,对其微观组织和力学性能进行研究.结果表明:铸态AZ31镁合金搅拌摩擦加工后,共晶网状β-Mg17Al12相破碎并发生固溶,微观组织显著细化和均匀化.AZ31镁合金母材和单道次搅拌摩擦加工后的试样没有择优取向,而双道次搅拌摩擦加工后的试样存在择优取向,其(0002)基平面与试样表面平行.单道次和双道次搅拌摩擦加工后试样的抗拉强度分别提高了43和82MPa,延伸率提高了4.3％和11.9％.搅拌摩擦加工后试样的拉伸断口表现为韧性断裂特征.     

表面机械研磨对AZ31镁合金显微组织和性能的影响

采用机械研磨法对挤压态AZ31镁合金进行表面纳米化处理,通过显微组织观察、硬度测试、拉伸性能测试研究了表面机械研磨时间对AZ31镁合金组织和性能的影响。结果表明:经3、6、9 min表面机械研磨处理的AZ31镁合金,从表面到芯部形成了不同厚度的变形层,并有大量孪晶产生。随着表面研磨时间的增加,变形层厚度和孪晶体积分数逐渐增加,AZ31镁合金的强度和硬度逐渐增加,伸长率逐渐降低。与原试样相比,6 min表面机械研磨处理的AZ31镁合金抗拉强度和屈服强度分别提高42.6%和110.2%,表面硬度提高35.4%。表面机械研磨时间超过6 min后,合金强度、硬度和伸长率的变化幅度很小。     

镁合金表面电子束熔覆铝涂层

为提高镁合金表面耐蚀性,采用火焰喷涂与高能电子束重熔技术在AZ91D镁合金表面制备了A1涂层.分析了涂层的微观组织结构和各区域的元素分布情况,测试了涂层硬度与耐蚀性.结果表明,在电子束重熔过程中,Al-Mg元素在涂层与基体间产生了明显的扩散,呈现交错的界面结合特征.涂层主要由熔覆区、合金化区和热影响区三部分组成,其中合金化层为典型的树枝晶结构.由于涂层中形成大量金属间化合物如Mg2Al3、Mg17Al12,使硬度由基体的70～80 HV0.05提高到220 HV0.05.这些相的存在也显著的提高了AZ91D镁合金表面的耐蚀性.     

超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性能及显微硬度的影响（英文）

采用HJ-III型超声冲击设备对AZ91D镁合金表面进行了冲击处理,利用光学显微镜和高倍透射电子显微镜研究了超声冲击表层的微观组织。对经超声冲击处理和未冲击处理的AZ91D镁合金的耐磨性能进行了对比研究。用扫描电镜和显微硬度计研究了超声冲击处理对磨损表面形貌和显微硬度的影响。结果表明,超声冲击使AZ91D镁合金的表面出现了严重的塑性变形,塑变层深度约为120μm,表面组织明显得到细化。超声冲击可极大的提高AZ91D镁合金的耐磨性能和显微硬度。耐磨性能和显微硬度随超声冲击电流的增加和冲击时间的延长而提高。与未冲击试样相比,在冲击时间为9 min,冲击电流为1.5 A时,冲击试样的显微硬度和耐磨性分别提高了112.5%和57.39%。     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.     

Improving wear resistance and corrosion resistance of AZ31 magnesium alloy by DLC/AlN/Al coating

A novel protective coating, consisting of three layers (top: diamond-like carbon, middle: aluminum nitride, bottom: aluminum), was deposited on the surface of AZ31 magnesium alloy layer by layer. Nano-indenter, electrochemical system and tribological tester were performed to investigate the hardness, wear resistance and corrosion resistance of the coated AZ31 magnesium alloy, respectively. The DLC/AlN/Al coating improved the magnesium alloy's surface hardness and reduced its friction coefficient, which consequently induced a great improvement of the magnesium alloy's wear resistance. Furthermore, the corrosion resistance of the AZ31 magnesium alloy with the DLC/AlN/Al coating was also enhanced with the corrosion current density decreasing from 2.25 × 10⁻⁵ A/cm² to 1.28 × 10⁻⁶ A/cm² in a 3.5 wt.% NaCl solution.     

AZ31B镁合金盐浴碳氮钒共渗工艺

为提高AZ31B镁合金的表面硬度,改善其摩擦磨损性能及耐蚀性能,采用盐浴碳氮钒共渗工艺在AZ31B镁合金表面形成高硬度碳、氮化合物渗层,并用数字显微硬度计、光学显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪、摩擦磨损试验和电化学测试分析渗层表面硬度、截面显微形貌、渗层表面物相组成、耐磨性和耐蚀性等。结果表明,盐浴碳氮钒共渗处理使AZ31B镁合金表面形成主要由VC、VN等高硬度金属化合物组成的渗层,渗层表面硬度最高达到283.1 HV0.05,相比原始试样和碳氮共渗处理试样分别提升280%和62%;相比原始试样,碳氮钒共渗试样的摩擦因数和磨损量分别降低约30%和50%,自腐蚀电位提高60 mV,自腐蚀电流密度降低一个数量级,表明盐浴碳氮钒共渗工艺能够显著提高AZ31B镁合金的表面硬度,提升其摩擦磨损性能及耐蚀性能。     

铝稀土合金(Al-Nd)高能微弧火花合金化的研究

用高能微弧火花合金化设备将铝稀土(Al-Nd)电极合金熔化到AZ31镁合金上以提高其耐蚀性,用极化曲线测试和浸泡试验表征合金的耐蚀性,用金相显微镜和扫描电镜观察合金化层的显微结构,用X射线衍射进行物相分析.结果表明,使用高能微弧火花Al-Nd合金化后,由于晶粒细化、快速凝固和合金化层中富含Al和Nd,可显著提高AZ31镁合金的耐蚀性.     

激光重熔处理对AZ31镁合金表面特性的影响

使用Nd-YAG激光器对AZ31镁合金板材表面进行了激光重熔处理,分析了激光重熔处理对其表面特性的影响.在激光扫描时,试样表面发生了快速熔凝,处理层可分为重熔区、热影响区两部分.重熔区的晶粒得到明显细化,硬度比基体提高5%.腐蚀试验表明,AZ31镁合金在激光重熔处理后,在3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性得到明显改善.重熔区晶粒细化和Al元素富集是激光重熔表面处理提高其耐蚀性的主要因素.     

Al含量对Al-Mg2Si复合涂层耐蚀耐磨性能的影响

目的在AZ31B镁合金表面火焰喷涂制备Al-Mg_2Si复合涂层,研究其耐腐蚀和耐磨性能。方法用SEM、电化学测试仪、高速往复摩擦磨损测试仪和超景深三维显微镜检测分析不同成分配比的Al-Mg_2Si复合涂层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。结果 Al-Mg_2Si复合涂层的电位较AZ31B镁合金基体正,且Al含量越少,电位正移越明显。Al(20%)-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移得最多,正移了0.5288 V;自腐蚀电流密度最小,为3.298×10-6 A/cm2。Al加入量越少,复合涂层的磨损率和摩擦系数越小,当Al质量分数为20%时,两者均达到最小值,分别为2.48×10-4 mm3/(N·mm)和0.25。结论 Al含量越少,Al-Mg_2Si复合涂层的耐蚀和耐磨性能越好。     

磁控溅射镀钛提高 AZ31 镁合金耐磨耐蚀性能的研究

目的提高AZ31镁合金的耐磨及耐腐蚀性能。方法采用磁控溅射技术对镁合金进行表面镀钛处理,用扫描电镜研究膜基界面形貌及界面成分,分析结合性能。通过摩擦磨损试验,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐磨性能;通过Tafel极化曲线,对比分析镁合金基体和镀Ti膜样品的耐蚀性能。结果 Ti膜均匀致密,与镁合金基体结合良好。镁合金镀Ti膜后,摩擦系数和磨损失重率下降,腐蚀电位向正方向移动了430 m V,腐蚀电流密度从10.83 m A/cm2下降到2.62×10-7m A/cm2。结论磁控溅射镀Ti膜提高了AZ31镁合金的耐磨和耐蚀性能。     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层

针对镁合金表面耐磨性和耐蚀性差的问题,利用横流CO2激光器在AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析熔覆层与基体的结合界面特征以及显微组织和成分分布情况,测试合金层的显微硬度和耐蚀性。结果表明:合金层与基体结合良好,缺陷较少,但局部存在不均匀的Cu-Ni富集区,且在其边缘区域的枝晶间均匀分布着1~1.5μm的十字状Laves相;合金层的硬度分布比较均匀,约为75HV0.05,明显高于基体的显微硬度45HV0.05;Cu-Ni合金层比AZ31B镁合金基体的腐蚀电位正移317mV,腐蚀电流降低78mA/cm2,耐蚀性也得到较大改善。