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。     

强流脉冲电子束作用下纯钛的微观组织结构变化及其性能研究

目的提高纯钛表面的耐腐蚀性能。方法本实验主要分两步进行,首先进行金相样品的制备,然后利用强流脉冲电子束对材料表面进行改性处理,最后利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度检测,电化学检测等检测手段进行探讨研究。结果扫描电镜分析结果表明,强流脉冲电子束处理后,样品表面出现了熔坑,并且随着脉冲次数的增加,熔坑数量逐渐减少,这主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用。X射线衍射分析发现,强流脉冲电子束处理后,衍射峰出现了宽化和向高角度偏移现象,主要归因于脉冲处理后合金表面的晶粒细化和表面应力、晶格常数的降低。另外,电化学测试表明,强流脉冲电子束处理后金属表面的耐腐蚀性明显增加,自腐蚀电流密度从强流脉冲电子束处理前的27.3μA/cm~2变化到25次脉冲处理后的6.3μA/cm~2,主要归因于强流脉冲电子束的净化除杂作用以及熔坑等结构缺陷的消失。显微硬度分析发现,经过强流脉冲电子束处理后由于样品表面的残余应力和孪晶等结构缺陷的存在,样品表面硬度明显降低。结论强流脉冲电子束处理后,纯钛的耐腐蚀性能增加,晶粒细化,硬度有所降低。     

LY12铝合金电子束表面改性层组织结构及腐蚀性能

对LY12铝合金表面进行高能电子束轰击改性处理,结果表明,合金表面出现熔坑,随轰击次数增加,熔坑数量减少,但直径变大。XRD分析得出,处理后,改性层中存在α-Al和第二相CuMgAl2,CuAl2,重熔层再结晶有择优取向。电化学腐蚀实验显示,经过轰击处理后,自腐蚀电位可从-626.92mV提高到-523.33mV,自腐蚀电流由1.09×10-7 A降低至3.12×10-9 A,耐腐蚀性能有明显提高。     

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。     

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…     

316L不锈钢强流脉冲电子束表面改性研究Ⅱ.在模拟体液中的腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(ElS)和动态极化的方法研究了316L不锈钢经过强流脉冲电子束表面改性后在模拟体液中的腐蚀行为.结果表明,电子束轰击可以有效地提高316L不锈钢在模拟体液中的耐腐蚀性.经过改性的样品其界面电容下降,极化电阻升高.5次轰击后的样品表面因其火山坑的中心位置残存MnS夹杂或小孔而更易发生点蚀.20次轰击后的样品具有最佳的耐蚀性,其腐蚀电流密度降至原始样品的1/15左右,这主要归因于电子束轰击对材料表面的选择性净化效应及反复重熔对表面缺陷的修复.     

Tempering Behavior of M50 Steel with Different Austenite Proportion Induced by High Current Pulsed Electron Beam

M50 steel was irradiated by high current pulsed electron beam(HCPEB)with different pulses.The subsequent tempering was carried out between 500 and 625℃.Microstructure evolution was analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction.It is found that the HCPEB treatment could constrain martainsite transformation in the surface layer of the samples.Tempered behavior of HCPEB remelted layer strongly depends on the proportion of retained austenite.Austenite saturated more carbon and metallic elements depict higher tempering stability.During tempered process,carbides precipitates among the grain and phase boundaries.The decreased solution of the elements promotes the retained austenite into martensite.     

纯铝脉冲电子束处理后喷射型火山坑形貌成因

为了深入了解强流脉冲电子柬轰击处理过的材料表面产生的火山坑形貌成因及其形成过程.本文利用俄罗斯Nadezhda.2强流脉冲电子束发生装置对实验样品进行不同脉冲次数的电子束轰击处理.通过扫描电子显微镜进行观察分析.发现在材料表而产生了大量的类似火山喷发后形成的火山坑形貌,在喷发口周边密布着大量纳米级的球形颗粒.通过熔化潜热温度补偿的数值模拟结果和实验结果的对比.揭示了亚表层率先升温及熔化.随着内部熔化体积膨胀力的增大,熔体从内向外喷发,最终形成喷射型的火山坑形貌.     

Corrosion Resistance of AZ91 Mg Alloy Modified by High-Current Pulsed Electron Beam

The high-current pulsed electron beam(HCPEB) treatment with current density 6 J/cm~2 was applied on AZ91 Mg alloy to improve its corrosion resistance. Results showed that the net-like Mg_(17)Al_(12) disappeared on the surface of AZ91 Mg alloy after irradiation by HCPEB, which was instead of supersaturated Al element on the surface. Nevertheless, the application of HCPEB also led to the formation of crater-like and groove-like structures as well as micro-cracks on the surface of AZ91 Mg alloy. After HCPEB treatment by 3, 5 and 10 pulses, the AZ91 Mg alloy exhibited better corrosion resistance.However, the increasing amount of micro-cracks reduced the anti-corrosive properties of AZ91 Mg alloy as the pulse increased to 20 and 30.     

强流脉冲电子束处理50BA钢耐腐蚀性能

目的研究强流脉冲电子束(HCPEB)对50BA钢表层组织和表面耐腐蚀性能的影响。方法对50BA钢进行不同脉冲次数的表面处理,用扫描电镜观察组织变化,并在NaCl和去离子水配成的3.5%NaCl腐蚀溶液中(室温)进行动电位极化曲线测试。结果经HCPEB处理后,50BA钢试样表层晶粒细化且产生了细小均匀分布的针状马氏体,随着脉冲次数的增加,表面趋于光滑。试样表面的自腐蚀电位从-0.660 V提高到-0.629 V,腐蚀电流从1.48×10~(-6) A降低到8.36×10~(-7) A。随着脉冲次数的增加,试样表面的腐蚀电流降低,腐蚀电位升高,腐蚀速率降低,腐蚀倾向性减小,其中50次脉冲处理后试样表面的耐蚀性能最好。结论经HCPEB处理后,表层组织发生相转变,表面趋于光滑和获得的均匀细小针状马氏体从理论上解释了50BA钢耐腐蚀性能的提高。为了提高50BA钢的耐腐蚀性,应将脉冲次数控制在30次以上,且越高越好。     

高速钢M2强流脉冲电子束表面改性研究

为了改善高速钢M2的表面强度和耐蚀性能,利用强流脉冲电子束（HCPEB）对高速钢M2进行了表面改性处理,辐照次数分别为1,3,5,7,9次。采用扫描电子显微镜、显微硬度计、能谱仪和盐雾腐蚀试验机测试辐照前后试样表面形貌、硬度、元素分布和耐蚀性能,并分析变化规律。结果表明：强流脉,中电子束辐照处理使高速钢表面极速加热又快速冷却,产生表面淬火作用,导致碳化物溶解,马氏体溶碳量增大,试样表面的显微硬度提高,出现表面光滑化,表面层晶粒细化,改善了耐腐蚀性能。     

Effect of high current pulsed electron beam treatment on surface microstructure and wear and corrosion resistance of an AZ91HP magnesium alloy

This paper reports an analysis of the microstructure and property modifications on a commercial Mg alloy AZ91HP treated by using High Current Pulsed Electron Beam (HCPEB). It is shown that, a thin layer consisting of nanograined MgO formed on the top surface after HCPEB (electron energy ∼ 30 keV, pulse duration 1 μs, energy density ∼ 3 J/cm²) treatment, below which is a melted layer with depth of about 8-10 μm. The heat affected zone (HAZ) underneath the melted layer and stress wave affected zone contains many stress induced deformation marks. Meantime, a nearly complete dissolution of the intermetallic phase Mg₁₇Al₁₂ in the melted layer is observed, leading to the formation of a super-saturated solid solution on the surface. This is due to the solute trapping effect occurred during the fast solidification process. As a result, the wear and corrosion resistance of the alloy were significantly improved as shown by sliding friction, wear and immersion tests.     

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。     

HCPEB作用下镀铝CoCrAlY涂层的表面微观结构状态

采用大气等离子喷涂在GH4169镍基高温合金表面沉积CoCrAlY涂层,利用电子束蒸发镀膜技术在涂层表面沉积纳米铝膜,分别对镀铝前后的涂层使用强流脉冲电子束进行辐照处理,对处理前后的涂层表面进行成分及结构分析.XRD结果显示,经过HCPEB轰击之后,涂层表面纳米铝膜重熔,钴类氧化物消失,新增铝相,且随着轰击次数增加,β-CoAl含量增加.结构分析表明,电子束轰击可以使原始涂层表面尖角、孔洞、夹杂等消失,形成非常致密的凸起胞状体纳米超细晶结构,有利于抑制腐蚀性气体的侵入,同时铝含量的增加有利于抗氧化性能的提高.     

脉冲电子束与喷砂复合处理对MCrAlY涂层表面粗糙度及结合强度的影响

采用强流脉冲电子束(high-current pulsed electron beam,HCPEB)技术与喷砂技术对MCrAlY金属粘结层表面进行复合处理,考察处理前后MCrAlY涂层形貌和表面粗糙度的变化及其对粘结层与YSZ陶瓷层之间结合强度的影响.结果表明,HCPEB轰击处理后,涂层表面发生重熔,形成大量的连续起伏的胞状凸起结构,重熔层组织较为致密. HCPEB与喷砂复合处理后,凸起结构最表层发生粗化,涂层表面形成大量的连续均匀的锯齿状凹凸点,进而使涂层表面进一步粗化,表面粗糙度增加.拉伸试验结果显示,经过复合处理的MCrAlY涂层与YSZ陶瓷层之间的结合强度明显提高. HCPEB与喷砂复合技术不仅强化了陶瓷面层与粘结层之间的结合,同样也保证了涂层界面的完整性及均匀性.     

AZ31镁合金表面强流脉冲电子束铝合金化研究

利用强流脉冲电子束对AZ31镁合金表面进行快速铝合金化,分析了表面合金化层的显微结构,测量了铝合金化前后,AZ31镁合金的腐蚀性能与耐磨性能.结果表明,经电子束轰击后表层出现了典型的熔坑形貌;耐磨性能测试表明,加速电压为27 kV,脉冲5次的试样比原始试样的相对耐磨性提高6倍,同时合金化也提高了在5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性能.     

Influence of microstructure on mechanical properties and corrosion behavior of 3%Cr steel in CO2 environment

Corrosion behavior and mechanical properties of two 3%Cr pipeline steels were studied which have same chemical compositions but different microstructures, bainite‐ferrite and ferrite‐pearlite microstructures. Analysis of chemical compositions and surface morphology of the corrosion scale were performed using X‐ray diffraction and scanning electron microscopy in conjunction with energy dispersive X‐ray spectroscopy. The semi‐passive character of corrosion scale was investigated using polarization curves measurements. The influence of microstructure on the chromium enrichment in the corrosion scale for different test periods was investigated. The microstructure was observed to affect the corrosion behavior even when the steel surface has been covered with corrosion scales and continue to have an effect until the corrosion scale possessing semi‐passive character. Possessing both good strength and corrosion resistance, 3%Cr steel with bainite‐ferrite microstructure was very promising for pipeline steel applications.     

强流脉冲电子束改性过程温度场数值模拟

强流脉冲电子束表面改性过程具有非稳态、有内热源的温度场特点,利用ANSYS软件对其温度场进行了数值模拟。以纯镁板材为实验材料,采用强流脉冲电子束装置对试样表面进行了脉冲次数为10次的辐照处理。建立了强流脉冲电子束表面改性过程内热源的一维物理模型,并在实验和理论基础上对电子束改性过程中的温度场演化进行了数值模拟。模拟结果显示,所建立的物理模型与实验结果较为吻合。     

钛表面钛钯合金层耐蚀性能及耐蚀机理研究

采用磁控溅射沉积钯膜层+热扩散技术在工业纯钛表面制备Ti-Pd合金层,研究了Ti-Pd合金层的耐蚀性能,用重量法评价了合金层的腐蚀速率,分析了不同样品经腐蚀后的表面形貌和成分。结果表明:Ti-Pd合金层在37%(质量分数,下同) HCl溶液和80%H_2SO_4溶液中的腐蚀速率比纯钛降低了2个数量级。Ti-Pd合金层经37%HCl腐蚀后,表面含有Ti、Pd、O元素,表面有微小的点蚀坑。Ti-Pd合金层经80%H_2SO_4腐蚀后,表面含有Ti、Pd、S、O元素,表面有亚微米级的点蚀坑。提出了Ti-Pd合金层的耐蚀机理:微量的Pd和Ti O2组成的钝化膜使表面腐蚀电位提高,产生耐蚀效果。     

强流脉冲电子束改性过程温度场数值模拟

强流脉冲电子束表面改性过程具有非稳态、有内热源的温度场特点,利用ANSYS软件对其温度场进行了数值模拟。以纯镁板材为实验材料,采用强流脉冲电子束装置对试样表面进行了脉冲次数为10次的辐照处理。建立了强流脉冲电子束表面改性过程内热源的一维物理模型,并在实验和理论基础上对电子束改性过程中的温度场演化进行了数值模拟。模拟结果显示,所建立的物理模型与实验结果较为吻合。