电参数对AZ91D镁合金微弧氧化过程和膜层的影响

在硅铝复合电解液中,采用不同的电参数在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜。利用扫描电镜(SEM)观察了膜层表面微观形貌;通过膜层测厚仪测量了氧化膜的厚度。结果表明,随着电流密度、占空比或者氧化时间的增大,膜层的不均匀程度都逐渐增大,表面放电孔洞尺寸变大,数量减少;电流密度大于10A/dm2或氧化时间超过15min时,微弧氧化过程会出现熄弧阶段;膜层厚度随着电流密度的增加而呈现近似线性增加后趋于稳定的变化趋势;而随着占空比或者氧化时间的延长,膜层厚度则逐渐增大。     

AZ91D镁合金微弧氧化工艺参数的研究

微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的先进成形技术,是镁合金表面处理技术的重点发展方向,微弧氧化过程复杂,选择合适的工艺参数,优化工艺过程,对进一步提高膜层的性能来说至关重要。本课题通过试验研究了电流密度、占空比、频率和氧化时间对AZ91D镁合金陶瓷膜性能的影响,对工艺参数进行了优化。试验结果表明,AZ91D镁合金微弧氧化最佳的工艺参数:电流密度为1.0A/dm2、频率为600Hz、占空比为20%、微弧氧化时间为20min。     

添加剂对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

以铝酸钠和氢氧化钠为主要组元,分别添加蒙脱石、EDTA、阿拉伯树胶的电解液对AZ91D镁合金进行微弧氧化,并用sEM、EDS、XRD和动电位极化曲线分析其微观组织结构和耐腐蚀性.结果表明,3种膜层的表面呈蜂窝状微观形貌,陶瓷氧化膜中主要存在相有MgAl2O4、MgO和Mg2siO4.与AZ91D镁合金基体相比其耐蚀性均有不同程度提高,其中以蒙脱石添加后膜层的耐蚀效果最好.     

微弧氧化对AZ91D镁合金力学性能的影响

利用扫描电镜观察AZ91D镁合金微弧氧化膜形貌,通过静拉伸试验和疲劳试验研究微弧氧化后AZ91D镁合金试件的抗拉强度和疲劳性能,借助体视显微镜和扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,微弧氧化陶瓷膜内层致密,具有良好的韧性,并且与基体结合强度高,微弧氧化处理对 AZ91D镁合金的抗拉强度没有影响。微弧氧化处理后,在均值S_m=4.72 kN、幅值S_a=3.15 kN、应力比R=0.2、载荷为等幅谱及频率为10 Hz疲劳试验条件下,AZ91D 镁合金的平均疲劳寿命为54148次循环,与化学氧化处理相当。     

固溶处理对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

研究AZ91D镁合金的固溶处理对其微弧氧化成膜的影响.结果表明:固溶态基体由于成分分布均匀而能够迅速成膜并长大,且在相同的微弧化处理时间内其膜层厚度始终大于铸态基体上的膜层厚度,提高幅度约为40%;随反应时间的延长,膜层厚度逐渐增加,微弧氧化膜表面的喷射空洞和喷射沉积物呈现粗大化趋势,膜层表面粗糙度也随之增大;在微弧氧化反应初期,固溶态基体上膜层粗糙度较小;反应约100 S后,固溶态基体膜层的粗糙度逐渐超过铸态基体膜层的粗糙度;当微弧氧化膜厚度相同时,固溶态基体上膜层的粗糙度始终小于铸态基体膜层的;微弧氧化膜上存在微裂纹,铸态基体膜层上的裂纹深而长,呈连续分布且随处可见;固溶态基体膜层上裂纹浅而短,呈单个分布且数量较少;固溶处理带来的基体成分的均匀化能降低微弧氧化生成同厚度膜层的能耗.     

AZ91D镁合金微弧氧化工艺参数的优化

利用自制微弧氧化装置在硅酸盐体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理.采用4因素3水平正交试验,从考察膜层厚度、表面粗糙度和耐蚀性出发,确定了AZ91D镁合金在硅酸盐体系中的最佳工艺参数.结果表明：在最佳工艺条件下,微弧氧化膜呈多孔结构、孔径较小,裂纹较少,分布均匀,膜层较为致密;微弧氧化膜由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和少量的SiO2组成;室温下,在质量分数为3.5%的NaCl中性溶液中浸泡168 h后,膜层表面未出现明显的点蚀现象,耐蚀性较镁合金基体有了很大提高.     

电解液组分对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

在含有Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7的硅铝复合电解液中,采用恒电流方式对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理。利用扫描电镜、膜层测厚仪、全浸泡试验和极化曲线等方法研究了陶瓷膜层的形貌特征、厚度以及耐蚀性能。结果表明,随着Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7含量的增加,微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性基本均呈现出先提高后降低的变化趋势;经正交试验优化后,当电解液中Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3和C6H5Na3O7的含量分别为15g/L、9g/L、2g/L、3g/L、5mL/L及7g/L时,膜层耐蚀性最好。经过微弧氧化处理后试样的腐蚀电流密度较镁合金基体降低了近2个多数量级,自腐蚀电位提高了近73mV,镁合金的耐蚀性能得到了显著提高。     

加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

研究了硅酸盐体系中加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜层结构及耐磨、耐蚀性能的影响.结果表明:随着加压幅度的增大,微弧氧化膜层的厚度、孔隙度和结合力都呈先增大后减小的趋势,且都在加压幅度为20 V时出现了最大值;粗糙度随着加压幅度的增大而增大.当加压幅度不小于25 V时微弧氧化膜层耐蚀能力强.     

AZ91镁合金微弧氧化处理研究

研究了AZ91镁合金的微弧氧化处理,结果表明,在不同处理时间AZ91镁合金表面分别形成了厚度为28～106 μm的陶瓷膜层.膜层分外层膜和内层膜两层,内层膜质地较为致密;外层膜质地较为疏松.疏松层主要成分为Mg2SiO4 和 MgSiO3,致密层主要成分为MgO.     

AZ91D镁合金微弧氧化涂层的干摩擦磨损行为

在硅酸钠电解质体系中,采用电流密度100 A/m2的非对称交流脉冲电源模式处理AZ91镁合金,在其表面获得均匀的陶瓷涂层.采用M2000磨损试验机研究了该涂层合金的干式滑动摩擦磨损行为.采用X射线衍射仪和扫描电镜对陶瓷涂层结构和磨损表面进行观察分析.结果表明:根据载荷大小,涂层处理后AZ91D镁合金的磨损行为明显分为3个阶段,这些阶段同陶瓷层是否磨穿密切相关;微弧氧化涂层AZ91D镁合金的磨损机理主要是磨粒磨损;受表面状况的影响,陶瓷涂层的摩擦因数在 0.20～0.45 间波动;在较高载荷下,涂层被磨穿后,涂层的摩擦因数趋于基体合金的摩擦因数,涂层合金的表面变形能力提高,该阶段质量磨损速率随载荷增加,趋势变得缓慢.     

The effect of phosphate on MAO of AZ91D magnesium using AC power source

A rapid and convenient anodization technology with AC power source to obtain the MAO films formed on magnesium alloy AZ91D in phosphate bath (base electrolyte + Na₃PO₄) with or without aluminate and silicate was studied. The corrosion resistance of the anodic films was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization techniques and the microstructure and composition of films were examined by SEM and XRD. The results show that Na₃PO₄can promote the occurrence of sparking during the MAO process, while abundant heat generated by sparking might enhance the formation of the glassy phase of the compound when the electrolyte contains the additives of NaAlO₂and Na₂SiO₃simultaneously. The optimized MAO film is ivory‐white smooth by naked eye, while presents porous and microcracks in microscopic scale. The anodic film formed in the alkaline solution with optimized parameters possesses superior corrosion resistance by electrochemical test. The XRD pattern shows that the components of the anodized film consist of MgO, MgAlO₂, and MgSiO₃. No oxide crystal with P element can be found.     

加压时间间隔对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

研究硅酸盐体系中加压时间间隔对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的影响.利用TT230数字式涂层测厚仪、JSM—6700F扫描电子显微镜、2206型表面粗糙度测量仪(E34—001)和W—92涂层附着力划痕试验机研究了其微观结构,利用CHI660C电化学工作站和UMT—2MT型球-块往复式摩擦试验机进行耐蚀性和耐磨性的评定.结果表明,微弧氧化膜层的厚度、粗糙度和结合力随着加压时间间隔的增大而增大;孔隙率呈先增大后减小的趋势,在加压时间间隔为150s时出现了最大值;与基体相比,微弧氧化膜层的耐蚀性和耐磨性均提高,当加压时间间隔150s时耐蚀能力最佳,当加压时间间隔60s时耐磨性最强.     

AZ91D表面微弧氧化陶瓷层形貌及磨损特性分析

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、磨损试验、激光共聚焦显微镜等手段,分析了镁合金AZ91D微弧氧化陶瓷层表面、截面形貌及相组成,研究了微弧氧化试样和基体试样的磨损性能及三维形貌。结果表明,AZ91D镁合金经微弧氧化处理10 min后,陶瓷层与基体结合紧密,表面有微孔和裂纹存在且较为粗糙,陶瓷层最小厚度达62.9μm左右。陶瓷层主要由Mg2Si O4相和Mg O两相组成,膜层硬度为349.4 HV,摩擦因数达到0.119,其磨损破坏的形式主要为剥离和划伤,微弧氧化试样的耐磨性有所提高。     

电解液组分对镁合金微弧氧化成膜及膜层耐蚀性的影响

基于单纯形重心设计改变Na₂SiO₃、NaOH、KF和NaAlO₂ 4种组分的搭配,在AZ91D镁合金上进行微弧氧化处理,研究了电解液配方对膜层成膜及耐蚀性能的影响。结果表明,所得到的回归方程非常显著,预测精度高。帕累托分析显示,4种电解质均对膜层耐蚀性影响显著。通过响应面分析可知,增大主盐Na₂SiO₃或者NaAlO₂的浓度可以显著提高膜层的耐蚀性。但二者复合却不利于耐蚀性的提高。主盐对于提高膜层成膜性及耐蚀性至关重要。当电解液中无主盐时,膜层的成膜性及耐蚀性都很差。当电解液中含有主盐时,适当增加NaOH与KF的浓度,膜层耐蚀性提高。通过Pearson相关分析可知,膜层耐蚀性主要受致密度及孔隙率的影响,同时也受膜厚、物相等其他特征参量的影响。而电解液各组分通过影响上述微观结构特征参量从而影响膜层性能。     

Wear resistance of ceramic coating on AZ91 magnesium alloy by micro-arc oxidation

The ceramic coating formed on AZ91 magnesium alloy by micro-arc oxidation （MAO） was characterized. The results show that the ceramic coating （3.4-23 μm in thickness）on the surface ofAZ91 alloy was attained under different micro-arc oxidation treatment conditions, which consist mainly of MgO, Mg2SiO4 and MgSiO3 phases. Nano-hardness in a cross-sectional specimen was determined by nano-indentation experiment. The MAO coatings exhibit higher hardness than the substrate. Dry sliding wear tests for the MAO coatings and AZ91 alloy were also carded out using an oscillating friction and wear tester in a ball-on-disc contact configuration. The wear resistance of the MAO coatings is improved respectively under different treatment time as a result of different structures of ceramic coatings formed on AZ91 alloy.     

AZ91D薄板搅拌摩擦焊

实现了厚度为2.2 mm铸造镁合金AZ91D薄板的搅拌摩擦焊和钨极氩弧焊,分析了搅拌摩擦焊工艺参数对焊接接头成形的影响和接头组织变化,考察了搅拌摩擦焊接头的力学性能.在搅拌头旋转速度为1 380 r/min时得到了比较理想的焊接接头,而1 960 r/min的转速过大.接头不同区域所受的机械力和热量不同,显微组织明显不同.搅拌区晶粒细小,显微硬度和强度都有所提高.搅拌摩擦焊接头力学性能与热输入有关;与氩弧焊接头相比,搅拌摩擦焊接接头的性能更好.     

Thixotropic behavior of semi-solid AZ91D magnesium alloy

The thixotropie behavior of semi-solid AZ91D slurry was studied through a Couette type viseometer.The results show that the apparent viscosity of semi-solid AZ91D magnesium alloy slurry increases after being isothermally held, but the apparent viscosity quickly falls down to a steady state value after being stirred again and it takes on a sharp shear-thinning behavior. With the same shearing rate and the rest time increasing, the steady apparent viscosity increases because of the agglomeration of the solid particles, and the time required for the slurry to reach the steady state also becomes longer. If the solid fraction increases, it takes longer time for the slurry to reach the steady apparent viscosity with the same shearing rate and the same rest time. If the solid fraction and the rest time are the same, but the shearing rate rises, it takes shorter time for the slurry to reach the steady apparent viscosity and the final steady apparent viscosity also decreases.     

AZ91D镁合金半固态触变成形的数值模拟

采用商业有限元软件DEFORM3DTM对半固态镁合金AZ91D的触变成形过程进行了数值模拟,并利用自制的模具,在加热到570℃保温不同时间的情况下,对AZ91D镁合金半固态坯料进行触变成形试验。通过模拟分析的结果与试验的实际结果进行对比,得出了最佳触变成形工艺参数,同时,在一定程度上验证了数值模拟分析结果的可靠性。