Improvement of Wear Resistance of Magnesium Alloy AZ91HP by High Current Pulsed Electron Beam Treatment

MAGNESIUM ALLOYS exhibit high strength toweight ratio and stiffness and are finding theirapplications in air,automobile and electronic industries.Despite the worldwide growing interests inmagnesium alloys,their inferior wear resistance is aserious impediment.Considering that wear is asurface-related behavior,surface modification canresolve the problem.Recently,intense and pulsed energetic beams areemerging as new and effective methods for surfacemodification.The High Current Pulsed Ele…     

镁合金AZ91HP强流脉冲电子束表面处理及抗蚀性能研究

研究了强流脉冲电子束表面处理对镁合金AZ91HP腐蚀性能的影响。通过动电位极化曲线测定，处理样品在5％NaCl溶液中的抗蚀性能有显著改善。72h盐浸失重法测试中，处理样品的腐蚀速度最大可以降低一个数量级。扫描电镜(SEM)及电子探针(EPMA)分析发现，强流脉冲电子束轰击处理在AZ91HP样品表层引发快速熔凝过程，进而导致镁、铝元素的含量及分布形式发生变化。样品表面重熔层中Al元素的过饱和固溶及成分均匀化是改善其腐蚀性能的主要原因。     

Influences of Ca and Y Addition on the Microstructure and Corrosion Resistance of Vacuum Die-Cast AZ91 Alloy

The influences of Ca and Y additions on the microstructure and corrosion resistance of vacuum die-cast AZ91 alloys were investigated by optical microscope,electron scanning microscope,weight-loss test,and electrochemical corrosion experiment.The results indicate that the Ca or Ca and Y additions refined the microstructure and decreased the amount of Mg17Al12 phase on grain boundaries in the alloys.Meanwhile,the addition of Ca and Y led to the formation of network Al2 Ca phase and rod-like Al2 Y phase,improved the corrosion resistance of AZ91 magnesium alloy.Compared with AZ91 alloy,the corrosion rate of AZ91–1.5Ca–1.0Y alloy was decreased to 16.2%,and its corrosion current density was dropped by one order of magnitude after immersion in 3.5 wt% NaCl solution for 24 h.     

强流脉冲电子束作用下CrFeCoNiMo0.2高熵合金微观结构变化与耐蚀性能研究

目的 提高CrFeCoNiMo0.2高熵合金的耐腐蚀性能。方法 采用强流脉冲电子束(HCPEB)辐照非等原子比CrFeCoNiMo0.2高熵合金(HEA)表面。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了辐照表面的微观结构和腐蚀形貌。利用CHI760C电化学工作站,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,研究HCPEB辐照处理前后合金的抗腐蚀性能。结果 XRD分析表明,辐照样品表面发生了明显的取向变化,在(200)晶面上表现出择优取向。微观结构观察表明,在HCPEB辐照后,合金表面发生重熔,形成熔坑和厚度约为3~5 μm的致密重熔层。随着脉冲数量的增加,凹坑的密度和尺寸明显减小。此外,HCPEB处理消除了烧结合金中的孔隙和成分偏析,实现了组织和成分的均匀化。动电位极化曲线表明,与烧结样品相比,辐照样品在3.5%（质量分数）的NaCl溶液中具有更正的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度。Nyquist和Bode图的结果表明,在HCPEB辐照后,样品表面具有良好的电容行为和耐腐蚀性,其中辐照次数为30次时,样品的耐腐蚀性能最好。结论 HCPEB消除了烧结合金表面的组织缺陷,促使表面的元素分布更加均匀,进而提高了CrFeCoNiMo0.2高熵合金的耐腐蚀性能。     

Improved Corrosion Resistance of Magnesium Alloys AZ31 and AZ91HP by High Current Pulsed Electron Beam Treatment

MAGNESIUM ALLOYS are now receiving more andmore applications in the electronic communication,aeronautic and automotive products due to their lowdensity,high strength to weight ratio and goodcastability[1-3]-However,the inherently poorcorrosion resistance of magnesium alloys limits theirfurther utilization.Therefore,significant efforts havebeing made to find one way that allows improving thecorrosion resistance of magnesium alloys effectively.Increasing the purity of magnesium alloy and t…     

触变成形AZ91D合金的组织及磨损性能的研究

研究了触变成形AZ91D镁合金的组织和磨损性能.结果表明,触变成形AZ91D合金长方体零件的组织并不均匀:在纵向远离内浇道的区域和在横向远离中心的部位初生相颗粒分数略有减小;在往复式磨损实验中,随着往复次数的增加,磨损率先急剧增加,最后趋于常数,随着载荷和往复频率的增加,磨损率则一直呈增大趋势;与金属型铸造相比,触变成形能显著提高耐磨性.     

纯镁在强流脉冲电子束轰击下的表面熔化和汽化行为

采用熔化和汽化两种模式对纯镁表面进行了脉冲电子束轰击处理，并在实验和理论基础上用数值方法模拟了温度场、熔化过程及汽化过程的演化。结果表明，在熔化模式下，次表层先熔化和准静态压应力共同作用导致次表层液滴喷发，形成典型的火山口形貌，并产生强的瞬间冲击热应力；在汽化模式下，沸腾在表层一定范围内同时进行，使得表面起伏不平，并产生大量小液滴，在电子束流中，这些小液滴被充上负电，并在电场力的作用下重新返回表面，从而解释了汽化后的特殊表面形貌。汽化量的计算值与实测值也符合较好。     

电磁搅拌下半固态AZ91D镁合金的组织形成

利用电磁搅拌装置、合金熔体淬火方法和EBSD位相显微分析技术,在不同的搅拌功率下,研究了电磁搅拌对半固态AZ91D镁合金微观组织的作用.结果表明,在电磁搅拌条件下凝固,AZ91D镁合金组织中的初生α-Mg得到明显细化,初生α-Mg转变为细小的蔷薇状或球状,EBSD检测表明这些球状初生α-Mg晶粒在空间上大多属于不同的晶粒;电磁搅拌功率是重要的制备参数,搅拌功率越大,半固态AZ91D镁合金组织中的蔷薇状初生α-Mg越少,而球状初生α-Mg越多,晶粒也越细小;在电磁搅拌条件下,AZ91D镁合金熔体的激烈流动导致了较为均匀的温度场和溶质场,也导致了更加剧烈的温度起伏,这些现象导致了半固态AZ91D镁合金组织的形成.     

NaCl水溶液中AZ91与A3钢的接触腐蚀

研究了NaCl水溶液中AZ9l镁合金与A3钢的接触腐蚀特性。试验结果表明，NaCl水溶液中，镁合金与A3钢接触时发生严重的接触腐蚀，腐蚀主要集中在镁合金与A3钢接触部附近；点蚀的平均孔深和腐蚀质量损失随NaCl浓度的增加和浸泡时间的延长而增加；镁合金接触腐蚀的主要腐蚀产物为Mg(OH)2，MgCO3和MgAl2O4，产物中还检测到因基体腐蚀而脱落的第二相Mgl7Al12。     

添加剂对AZ91D镁合金化学镀镍磷耐蚀性的影响研究

采用常温碱性超声波清洗、酸洗和活化的前处理工艺在AZ91D镁合金表面化学镀镍,研究了辅助络合剂氨基乙酸和加速剂巯基乙酸对镀层耐蚀性的影响。结果表明:镀层表面由Ni-P固溶体组成,呈现尖锐的晶态峰,磷原子与镍原子形成置换固溶体,表面平整致密,无明显缺陷。氨基乙酸含量对镀层耐蚀性和腐蚀速率影响不大,随着巯基乙酸含量的增加,镀层腐蚀电位先升高后降低,腐蚀速率整体比镁合金基体慢,镀层总体呈现钝化趋势,在4 g/L时腐蚀电位最高。     

Effect of Hydrogen on Corrosion and Stress Corrosion Cracking of AZ91 Alloy in Aqueous Solutions

The effect of hydrogen on the corrosion and stress corrosion cracking of the magnesium AZ91 alloy has been investigated in aqueous solutions.Hydrogen produced by corrosion in water diffuses into,and reacts with the Mg matrix to form hydride.Some of the hydrogen accumulates at hydride/Mg matrix(or secondary phase) interfaces as a consequence of slow hydride formation and the incompatibility of the hydride with the Mg matrix(or secondary phase),and combines to form molecular hydrogen.This leads to the development of a local pressure at the hydride/Mg matrix(or secondary phase)interface.The expansion stress caused by hydride formation and the local hydrogen pressure due to its accumulation result in brittle fracture of hydride.These two combined effects promote both the corrosion rate of the AZ91 alloy,and crack initiation and propagation even in the absence of an external load.Hydrogen absorption leads to a dramatic deterioration in the mechanical properties of the AZ91 alloy,indicating that hydrogen embrittlement is responsible for transgulanar stress corrosion cracking in aqueous solutions.     

混合稀土对AZ91镁合金组织和性能的影响

在ZA91镁合金基础上添加不同含量的混合稀土（MM），对其铸态和固溶时效的组织及性能进行了研究。结果表明，MM显著改变AZ91合金的铸态组织，使Mg17Al12相细化，并出现针状相，从而使硬度，强度提高，但冲击韧度值及伸长率下降，进一步的固溶时效证明该针状相并不固溶于基体中，MM的加入，推迟了AZ91的时效硬化过程。     

石墨烯改性增强富镁涂层对AZ91D镁合金的腐蚀防护效果

目的 在保证环氧富镁涂层阴极保护作用的同时,降低涂层中的镁粉含量,进一步提高环氧富镁涂层对镁合金基体的保护效果.方法 将不同含量的石墨烯(1％、2％、4％)加入环氧富镁涂层中替代等质量的镁粉来制备改性富镁涂层,利用Machu测试、电化学交流阻抗测试、扫描电子显微镜观察等方法,对改性富镁涂层的防护性能进行研究.结果 石墨...     

AZ91D镁合金多元转化膜结构及耐蚀性能的研究

为了获得性能优异的转化膜层,利用正交试验确定了组分为Ca(NO3)2、含Mn成膜剂、磷酸(85%)和加速剂的AZ91D镁合金多元复合转化处理液优化配方.用扫描电镜和X射线衍射仪分析了该配方所得转化膜的表面形貌和相结构.试验表明:转化膜表面分布着未穿透转化膜的裂纹,多元复合膜层由非晶态物质以及少量的Ca0.965Mg2Al16O27、Mn5.64P3、ZnAl2O4和(Mg0.66Al0.34)(Al0.83Mg0.17)2O4晶体构成.通过极化曲线分析转化膜在5%的NaCl溶液中的耐蚀性能,结果表明:多元转化膜具有比传统含Cr6+化合物的Dow1处理工艺所得转化膜优良的耐蚀性能.     

模拟海洋环境中Ni-Co合金镀层对AZ91D镁合金的腐蚀防护研究

目的提高AZ91D镁合金的腐蚀防护性能。方法采用化学镀前处理在AZ91D镁合金表面制备一种保护性的Ni-Co合金镀层。分别采用环境扫描电镜(ESEM)、X射线衍射(XRD)和能量散射谱(EDS)分析合金镀层的表面形貌、微结构特点和化学成分。采用动电位极化(PC)和电化学阻抗谱(EIS),分析测试在模拟海洋环境(中性3.5%Na Cl溶液)中Ni-Co合金镀层对AZ91D镁合金的腐蚀防护性能。结果镁合金表面化学镀Ni-P镀层均匀覆盖,晶粒生长较致密,表面呈菜花状形貌,Ni-P镀层中P质量分数约为5.6%。Ni-Co合金镀层表面均匀且呈金字塔状形貌,形成了面心固溶体(FCC),镀层中Co质量分数约为31%。Ni-P镀层和Ni-Co合金镀层的厚度分别约为11μm和19μm。在模拟海洋(中性3.5%Na Cl溶液)环境中,镁合金裸基体、化学镀前处理Ni-P镀层、Ni-Co合金镀层的腐蚀电位分别为-1485、-372、-284 m V,其腐蚀电流密度分别是3.4×10-5、1.8×10-6、2.9×10~(-7) A/cm2,所拟合的电荷转移电阻分别为4.72×103、1.70×104、2.06×106?/cm2。结论化学镀前处理Ni-P镀层可为镁合金提供较好的腐蚀防护,Ni-Co合金镀层能够为镁合金提供更显著的腐蚀防护。     

钕对AZ91镁合金腐蚀性能的影响

利用静态失重法、极化曲线、电子探针和X射线衍射仪研究了AZ91-XNd镁合金在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀行为。结果表明,加入Nd显著降低合金的腐蚀速度,提高合金的平衡电位和腐蚀电位,降低腐蚀电流。探讨了显微组织与腐蚀性能之间的关系。     

电磁搅拌参数对半固态AZ91D镁合金组织的影响

利用自制的电磁搅拌装置和淬火技术,主要研究了电磁搅拌频率为50Hz下的搅拌参数对连续冷却条件下AZ91D镁合金组织的影响规律.在该试验条件下,当电磁搅拌频率小于50Hz时,随着电磁搅拌频率的升高,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料组织中的球状初生α-Mg越来越多,其形态更加圆整,分布更趋均匀;当电磁搅拌频率达到或高于50Hz时,半固态AZ91D镁合金浆料或坯料的组织比较理想.当电磁搅拌功率增大时,半固态AZ91D镁合金熔体中的蔷薇状初生α-Mg会受到更加强烈的附加温度起伏,促使蔷薇状初生α-Mg枝晶臂根部的熔断,形成越来越多的球状初生α-Mg,而且初生α-Mg越来越圆整.在电磁搅拌制备半固态AZ91D镁合金浆料或坯料时,较低的冷却速率有利于获得较理想的半固态组织.     

高能电子束处理对AZ91镁合金耐磨性影响

研究了AZ91镁合金电子束表面处理的耐磨性.结果表明,在不同处理条件下,AZ91镁合金表面分别形成了厚度为20～60μm的表面熔凝层;脉冲电流和脉冲次数对表面熔凝层厚度具有较大影响,而加速电压的影响不大.随着脉冲电流的增加, Mg_(17)Al_(12)相对应的衍射峰强度呈现上升趋势,并且在处理过的AZ91镁合金中可看到AlMg亚稳相的存在.显微硬度测试结果表明,处理层硬度比基体组织的硬度有所提高,最表层可达到基体组织的2倍.磨擦系数和表面磨损量均有不同程度下降,耐磨性明显提高主要是由于快速熔凝导致晶粒细化引起的.     

Ce、Ca、Sr合金化对AZ91合金腐蚀性能的影响

利用静态失重法研究了Ce、Ca、Sr复合合金化对AZ91镁合金在3.5%NaCl水溶液中的腐蚀性能。结果表明,Ce、Ca、Sr复合加入显著降低合金的腐蚀速率,其耐蚀性明显高于基体合金,也优于单独添加Ce的合金。腐蚀性能提高的原因主要归结为：复合合金化导致α-Mg晶粒明显细化,Al元素的偏析减轻,块状的β-Mg17Al12相变为非连续网状分布。     

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。