微弧氧化增强镁合金钼酸盐转化膜层的制备

目的提高钼酸盐转化膜的耐腐蚀性能,制备微弧氧化增强的钼酸盐膜层。方法采用化学转化法和微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备钼酸盐转化膜、微弧氧化膜和微弧氧化增强的钼酸盐膜层,研究了膜层的电化学行为和腐蚀失重情况,利用SEM、EDS、XRD和激光共聚焦显微镜对膜层的表面形貌、元素组成、物相组成和粗糙度进行分析。结果 XRD分析表明,钼酸盐膜层经过微弧氧化处理后,所得膜层较微弧氧化膜层多出新相MoSi_2。钼酸盐转化膜层经过微弧氧化处理后,相比于微弧氧化膜层,表面变得平整光滑,孔洞微粒变小,粗糙度降低。钼酸盐转化膜经过微弧氧化处理后,在3.5%NaCl溶液中浸泡48 h,膜层失重最低。通过电化学测试,微弧氧化增强钼酸盐膜层的腐蚀电位较钼酸盐转化膜的腐蚀电位正移0.643 V,较微弧氧化膜的腐蚀电位正移0.419 V,腐蚀电流密度较钼酸盐转化膜降低了3个数量级,较微弧氧化膜降低了1个数量级。结论钼酸盐转化膜经过微弧氧化处理后,膜层的耐腐蚀性能优于钼酸盐转化膜和微弧氧化膜,使镁合金的应用前景有所提高。     

压力对Mg₃Zn₃Y₂相的结构、电子和力学性能影响的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了高压对面心立方化合物Mg3Zn3Y2的结构,弹性和电子性能的影响。在0GPa下优化的晶格常数与其他计算和实验结果相吻合。计算并分析了Mg3Zn3Y2的弹性常数。基于弹性常数的计算结果,推导了Mg3Zn3Y2的体积模量(B),剪切模量(G),杨氏模量(E),泊松比(ν),各向异性指数(A),熔点和硬度。结果表明压力的增加可以促进Mg3Zn3Y2的力学性能。最后,通过的电子态密度的分析,表明随着压力的增加,Mg3Zn3Y2相的结构稳定性降低。     

热处理对Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr(wt%)合金组织和性能的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)及拉伸测试等手段研究了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金经过不同热处理方式后的组织演变及力学性能。提出了500°C固溶处理15h、225°C时效处理40h的最佳热处理制度。500°C固溶15h后,层状长周期堆积有序(LPSO)结构消失,晶界处的(Mg,Zn)3(Y,Sm)从网状相溶解成颗粒状,同时形成大量的长条状相Mg12(Y,Sm)Zn。时效处理后,大量弥散的β′相析出到α-Mg晶粒中,有利于提高合金的屈服强度。试验合金的屈服强度(YS)、抗拉强度(UTS)和延伸率(EL)分别为170.0 MPa、260.8 MPa和14.1%。热处理后断口由沿晶断裂向穿晶断裂转变。     

镁合金温控轧辊的温度场研究

镁合金板材轧制对工作辊的温度有特殊控制要求,本文采用导热油循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,基于有限差分法建立了轧辊、导热油传热过程的差分模型,利用FLUENT建立了导热油加热轧辊的流固耦合传热模型,并辅以相应的实验验证,给出了其传热过程中轧辊的温升曲线、辊身表面及横截面温度分布。结果表明：在不同的加热条件下,其表面温度分布呈现操作侧温度高、驱动侧温度低的特点,两端的温差范围在5-12℃,且流体温度与速度对其影响较小;轧辊内壁与外壁的最大温差6℃,可近似认为径向温度分布均匀;随着加热时间的增加,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及速度增大时,轧辊温升变快;轧辊停止加热后,其表面温度不会立即下降且持续增长一段时间,这段时间约为5-8分钟,流体的温度和速度对延长的时间影响较小;轧辊表面平均温度的计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为8.3%,表明该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的“等温”控制,实现“镁合金板材的等温轧制”控制。     

挤压温度对固溶态Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd合金微观组织及耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等测试手段研究了挤压温度对固溶态Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd镁合金显微组织的影响。同时,采用浸泡实验和电化学测试等方法研究了合金在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明：挤压态合金主要由大的变形晶粒和动态再结晶晶粒组成,析出相由纳米级的棒状(Mg, Zn)₃Gd相和颗粒状的Mg₂Zn₁₁相组成。挤压温度在340～360 ℃时,合金中动态再结晶晶粒的体积分数随着挤压温度的升高而增加,腐蚀速率随着挤压温度的升高而降低。当挤压温度为360 ℃时,合金发了完全动态再结晶,具有较好的耐腐蚀性,静态腐蚀速率为0.527 mm/y,腐蚀形式为均匀腐蚀。当温度升高至380 ℃时,部分动态再结晶晶粒发生异常长大现象,导致腐蚀速率随着挤压温度的升高而升高。     

微量Sr对Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr医用可降解镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响

本文主要研究在Mg-0.2Zn-0.1Mn中添加微量的Sr后,Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr（x=0.1、0.2、0.3）合金显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的变化。显微组织观察结果表明随着Sr含量增加,晶粒尺寸明显降低;Mg17Sr2相在镁基体中呈颗粒状均匀弥散分布,且Mg17Sr2相体积随着Sr含量增加而长大。室温拉伸试验结果表明微量的Sr能够提高镁合金的抗拉强度和屈服强度,但延伸率却表现出下降的趋势。通过Kokubo模拟体液中的浸泡实验了解镁合金的降解行为。失重实验测得Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr (x=0,0.1,0.2,0.3)腐蚀速率为：6.85、6.01、6.80和7.52mm/a。微量Sr的添加能够提高镁合金的耐腐蚀性能;但随着Sr含量增加,镁合金更容易产生点蚀和晶间腐蚀,反而使镁合金耐腐蚀性能出现降低。这是因为添加微量Sr后镁合金晶粒细化,细小而弥散分布的Mg17Sr2相有助于腐蚀产物膜沉积形成对基体的保护,使得镁合金更耐蚀。而过大的Mg17Sr2相会加剧局部的微电偶腐蚀,破坏腐蚀产物膜,降低镁合金的耐腐蚀性能。结果表明Mg-0.2Zn-0.1Mn-0.1Sr具有最佳的力学性能和耐腐蚀性能配比。     

AZ31镁合金Ni-P/NiO耐腐蚀超疏水表面的制备及其性能研究

通过化学镀镍、水热法和浸泡法在AZ31镁合金上制备出Ni-P/NiO超疏水表面。首先通过化学镀镍的方法,在镁合金表面形成了一个Ni-P隔离层,有效地阻止外界与镁合金基底的接触,然后在Ni-P之上构筑NiO粗糙结构并对其表面进行疏水修饰,进一步对镁合金基底进行保护。通过电化学阻抗分析得出,其阻抗模值可达1×10⁸ Ω·cm²,比未经处理的镁合金高出6个数量级,腐蚀电流密度降低到0.587 μA·cm^-2,表明制备出的Ni-P/NiO超疏水表面具有优良的耐腐蚀性能。     

Sn含量对轧制Mg-6Bi-Sn合金组织演变和腐蚀性能的影响

研究了轧制态Mg-6Bi-xSn (x=0,1,2,3,%,质量分数) 4种合金的组织演变和腐蚀性能。结果表明：研究合金均表现出等轴晶组织和少量的孪晶组织,随着Sn含量的增加,平均晶粒尺寸分别为 (15.63±1.37),(13.71±1.15),(10.86±1.39) 和 (12.29±1.15) μm;第二相体积分数分别为 (3.56±0.06)%,(3.67±0.09)%,(3.76±0.36)%和 (9.58±0.69)%。另外,随着Sn含量的增加,腐蚀速率先减小再增大,这是因为晶粒细化和第二相颗粒增加竞争机制的结果,Mg-6Bi-2Sn合金由于其均匀的微观组织而表现出最佳的耐腐蚀性能。     

工艺参数对AZ31镁合金等通道转角挤压过程中挤压力的影响

建立了等通道转角挤压有限元分析模型,对不同模具内角、外角半径以及不同摩擦系数条件下的等通道转角挤压过程进行了模拟,分析了模具内角、外角半径以及不同摩擦系数变化对挤压过程中挤压力变化和各阶段挤压力峰值的影响,并以AZ31镁合金为试验对象进行了挤压试验,获得挤压力变化曲线,对模拟分析结果进行了验证。结果表明:模具内角对挤压力大小有较大影响,各挤压阶段内挤压力峰值随内角增加而显著减小,而模具外角半径增加仅减小TA段内挤压力峰值,对TB和TC挤压力影响较小;摩擦系数对挤压力大小影响明显,随着摩擦系数的增加,挤压力不断增加,TA和TB段内挤压力峰值呈线性增加。