镁合金微弧氧化膜层性能优化研究进展

镁合金是一类重要的工程材料,具有许多优良的物理、化学性能,在航空航天、交通运输、电子通信、生物医学和能源等领域具有广阔的应用前景。镁合金的应用受到其高化学活性的限制,需要进行表面处理,以避免腐蚀。在众多表面处理技术中,微弧氧化技术极大地改善了镁合金的综合性能。其中,工艺参数对膜层性能有着重要的影响。在分析微弧氧化膜层厚度、微观结构和相组成成因的基础上,结合国内外研究现状重点阐述了电解质、颗粒添加物、电参数（电流模式、电压、电流密度、占空比、频率和氧化时间）对膜层耐蚀性、耐磨性及生物学性能的影响,并由此引出调控导向性、陶瓷膜增韧、性能匹配优化及能源利用率等关键问题。此外,还探讨了研究者针对上述问题采取的解决方案,并分析了方案的合理性。最后,结合镁合金微弧氧化目前存在的问题对其未来发展进行了展望。     

铸态Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金的组织结构及腐蚀行为研究

通过半连续铸造的方法制备了Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金。采用XRD、OM和SEM分析研究了Al含量对铸态Mg-Al合金的组织结构变化的影响。同时,利用浸泡腐蚀实验和动电位电化学极化曲线研究了Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金的耐蚀行为。最后,通过SEM观察去除腐蚀产物后样品表面形貌,研究了其腐蚀机理。结果表明：三种合金材料的组织都是由α-Mg相和β-Mg₁₇Al₁₂相组成,而且β相含量随着Al含量的增多而增多。从而研究的三种合金中随β相的增多,合金的耐腐蚀性能逐渐增高,即Mg-15%Al合金的耐腐蚀性能最好,Mg-9%Al的最差。铸态Mg-Al合金在3.5%NaCl溶液中浸泡72小时后,表面都可以形成氧化膜,随着Al含量增高,膜层的稳定性增高。     

Mg-6Al-3Zn-2Ca-xNd合金微观组织及性能研究

研究了添加不同含量的稀土元素Nd对AZC632镁合金显微组织和力学性能的影响,结果表明,在AZC632镁合金中添加适量的Nd元素,能使合金基体组织均匀、晶粒细化,第2相β-Mg17Al12分离变细变少,由连续网状分布转变为离散断续的条状及点状分布,同时也出现了针状的新相。随着Nd元素含量的增加,AZC632镁合金的抗拉强度、伸长率及硬度也都得到了明显的改变。     

Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金显微组织及力学性能研究

采用挤压结合固溶时效方法,对铸态Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金进行了处理。利用扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计等,研究该本合金在不同的热处理工艺下的显微组织及力学性能。试验结果表明,在铸态下,本合金的显微组织由α-Mg基体、大量颗粒状的第二相Mg2Sn、少量的针状YMg—Sn相组成。经过挤压和固溶后,微观组织中出现纤维状条纹,获得最佳力学性能的时效时间是66h（〈180℃）。拉伸试验表明,最大延伸率8为7％,抗拉强度约为230MPa。断口分析发现,合金的断裂方式主要为准解理断裂。     

Microstructures and Properties of Melt-Spun and As-Cast Mg-20Gd Binary Alloy

Mg-20Gd（ %, mass fraction）samples were prepared using melt-spinning and copper mold casting techniques. Microstructures and properties of the Mg-20Gd were investigated. Results show that the melt-spun ribbon is mainly composed of supersaturated a-Mg solid solution phase and the as-cast ingot mainly contains a-Mg solid solution and MgsGd phase. The differential scanning calorimeter （DSC） curve of the ribbon exhibits a small exothermic peak in the temperature range from 630 to 680 K, which indicates that the ribbon contains a metastable phase （amorphous）. Tensile strength at room temperature of the melt-spun ribbon and as-cast specimen are 308 and 254 MPa, respectively. The elongations of the two samples are less than 2 %. The fracture surfaces demonstrate that the fracture mode of the as-cast Mg-20Gd is a typical cleavage fracture and that of the melt-spun sample is a combination of brittle fracture and ductile fracture.     

挤压Mg-(8,11)Al-Mn-Y-Gd-La合金的显微组织和力学性能

研究了添加稀土元素的不同高铝含量的变形挤压态镁合金的微观组织和力学性能。结果表明,铝含量的增加,挤压合金晶粒的得到了明显的细化,平均晶粒尺寸为(12±4)μm。挤压态合金的显微硬度高于固溶态合金的显微硬度;随着铝含量的增加,合金的时效硬化行为得到明显的改善。这些主要是由于在挤压过程中晶粒的细化和沿着挤压方向第二相的析出。另外,随着铝含量的增加,合金的屈服强度和抗拉强度也有所提高,分别达到了306和348 MPa。这主要取决于晶粒的进一步细化和析出相体积分数的增加。因镁稀土相和β-Mg17Al12相都为脆性相,铝含量的增加引起析出相体积分数的增加,也同时导致合金的伸长率有所下降。     

Ca含量对Mg-Al-Sr-Mn合金组织和性能的影响

采用OM、XRD、SEM等方法研究了不同Ca含量对Mg-3.5Al-0.4Sr-0.5Mn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,铸态合金的显微组织主要包括α-Mg相和β-Mg17Al12相。加入适量碱土金属Ca后,部分Ca溶到β相中,并有新相Al2Ca生成。随着Ca含量的增加,合金的强度和断后伸长率均呈先增大后减小的趋势,且都在1.0%Ca时达到最高。     

Mg-8Al-Sr-xCa (x=0.5, 1.0, 1.5) 合金的显微组织和力学性能

研究了Mg-8Al-Sr-xCa合金的显微组织和力学性能。铸态合金组织主要由α-Mg相和β-Mg17Al12相组成。在Ca添加至1.5%(质量分数,下同)后,形成少量Al2Ca颗粒。挤压过程中合金发生了动态再结晶,晶粒明显细化,同时第二相碎化,时效后组织中的β相趋于球形。拉伸结果显示,在Ca含量由0.5%增至1.5%时,铸态和挤压时效态合金的拉伸性能逐渐提高。挤压时效态AJ80+1.5%Ca的屈服强度和抗拉强度分别为274 MPa和327 MPa,该合金优异的拉伸强度主要是细晶强化和Al2Ca颗粒与含Ca的β-Mg17Al12相析出强化的结果。     

Al4C3在AZ91D镁合金中的细化效果及机理

以MgCO3为前驱体,在AZ91D镁合金的熔炼过程中,原位反应生成Al4C3颗粒.通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射、能谱分析和热分析仪等,对合金的显微组织及组织细化机理进行了研究.结果表明:MgCO3的添加可以细化AZ91D镁合金的显微组织,在AZ91D中添加1.0％的MgCO3,于750℃下保温15min后,α-...     

Sm对挤压Mg-6Al-1.0Ca-0.5Mn镁合金微观组织及力学性能的影响

制备了Mg-6Al-1.0Ca-0.5Mn-x Sm(x=0.5,1.5,4.5,质量分数,%)合金,研究了合金的显微组织和力学性能。实验结果表明,随着Sm质量分数的增加,Al_2Sm相主要在晶内析出且体积分数增加,相反Mg_(17)Al_(12)相的体积分数降低;挤压后合金发生动态再结晶,晶粒细化。在室温条件下,含1.5%Sm合金显示了最佳的力学性能,其极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为316 MPa,148 MPa和21.3%。该合金优异的力学性能主要是由于晶粒细化、Al_2Sm颗粒的弥散强化和减少Mg_(17)Al_(12)相的析出。