氮钛双离子注入AZ31镁合金的抗腐蚀和力学性能

利用金属蒸汽真空弧（MEVVA）离子源在AZ31镁合金表面进行了氮钛（N/Ti）双离子共注入。通过俄歇电子能谱（AES）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电化学测试系统和显微硬度计,分析比较了双离子共注入前后试样表面的相组成、原子浓度-深度分布、抗腐蚀性能和显微硬度。结果表明：基体合金表面改性层主要由Mg、MgO、Ti、TiO2、TiN等相组成;改性层厚约180 nm;处理后试样显微硬度较基体提高了50%;在3.5%饱和NaCl溶液中的腐蚀电位提高600 mV,腐蚀电流密度下降110μA.cm2,极化电阻增加了67.9倍。     

AZ31镁合金薄板的焊接

ＡＺ31镁合金具有良好的耐蚀性、导热性 ,并且质量轻 ,具有一定的强度 ,在航空、航天、汽车等领域的应用前景较好 ,但目前国内还没有成熟的ＡＺ31镁合金焊接工艺。根据工程要求 ,我们对ＡＺ31型镁合金薄板进行了焊接工艺试验。1　焊接性分析ＡＺ31镁合金化学成分见表 1。其焊接性不良 ,主要表现在 :(1)化学活泼性强 ,焊接时极易产生氧化镁和氮化表 1　ＡＺ3 1镁合金化学成分 (% )材质Ｍｇ ＡｌＭｎＺｎＣａＳｉＣｕＮｉＦｅ杂质总和ＡＺ3 1余量 2 .5～ 3 .5 0 .2～ 1.0 0 .6～ 1.40 .0 40 .10 0 .0 5 0 .0 0 5 0 .0 0 5 0 .3镁造成焊缝夹渣…     

镁合金AZ31轧制板材的单向拉伸行为

通过单向拉伸试验研究了AZ31镁合金轧制板在不同温度和应变速率下的力学性能。根据镁合金在50℃~400℃范围内的单向拉伸曲线分析结果,找出AZ31镁合金的抗拉强度、伸长率随变形温度、变形速度的变化规律。结果表明:AZ31镁合金轧制板的塑性随着应变速率的降低有明显提高;温度的升高可明显改善轧制板的塑性;当应变速率为1.5×10-2s-1、温度为400℃时,伸长率达到123.9%。     

Sr、Y复合添加AZ31镁合金高温力学性能的研究

利用Gleeble-1500D热力模拟机对AZ31-0.5Sr-xY镁合金进行250℃单向高温拉伸试验。结果表明:复合添加0.5%Sr和1.5%Y时合金的高温力学性能最优,抗拉强度σb=117 MPa,屈服强度σ0.2=101 MPa,伸长率δ=37.75%,与AZ31镁合金相比增幅分别达54.5%、46.4%和53.02%。     

AZ31镁合金的各向异性及断裂行为

研究织构和异常长大晶粒对热轧AZ31镁合金力学各向异性和断裂行为的影响.在拉伸轴与板材的法向方向分别呈0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°下进行单轴拉伸实验,观察不同角度下样品的拉伸各向异性.结果表明:由于{1012}孪晶的出现,在0°-30°时样品表现出较低的屈服强度;当角度大于45°时,样品的主要的变形机制为基面和柱面滑移;当角度低于60°时,宏观断口平行于大晶粒拉长的方向;在75°和90°时样品的宏观断口呈锯齿状.     

汽车用AZ31镁合金的高周疲劳行为研究

研究了挤压态AZ31镁合金的高周疲劳性能。结果表明,采用升降法算出其在R=0.1、Nf=107时的疲劳极限为96.8 MPa,疲劳寿命随着应力的增加而快速降低;拉伸形变能降低其疲劳寿命;疲劳断裂为解理断裂。     

AZ31镁合金多阶段超塑性变形

开展了多阶段变形的方法对AZ3 1镁合金超塑性性能提升的研究。结果表明 :第一阶段动态再结晶的最佳条件是温度 3 0 0℃、应变速率 1× 10 - 3s- 1 、此条件下变形量为 5 0 %的时候 ,晶粒尺寸约为 10 μm ;在第二阶段 ,实验温度为40 0℃以及应变速率为 10 - 3s- 1 的变形条件下 ,获得最大延伸率 2 82 .1%。     

阳极氧化对AZ31镁合金表面粘接性能的影响

为了提高AZ31镁合金表面与有机涂料和胶粘剂的粘接强度,通过对镁合金表面进行阳极氧化处理的方法,利用正交试验对镁合金硅酸盐阳极氧化电解液配方和工艺进行了优化,研究了其对氧化膜粘接性能的影响.得出不同工艺参数对粘接强度的影响程度从小到大排列为:KF浓度＜Na2B4O7浓度＜KOH浓度＜阳极氧化时间＜电流密度.所得氧化膜的表面电位比基体提高了200mV,粘接强度提高了约50%.结果表明:氧化膜的表面形貌对粘接强度起决定性影响,表面成分则影响不大.     

AZ31镁合金板温拉深流变应力行为研究

为了建立镁合金板温拉深成形的流变应力数学模型,在温度为200℃～350℃和应变速率为0.001 s^-1～0.1s^-1的条件下,对AZ31镁合金板进行拉伸实验,研究其温拉深流变应力行为.通过对Fields-Backofen方程修正分析,建立了AZ31镁合金板温拉深流变应力数学模型,在峰值应力之前,模型预测值与实测结果相比十分接近.对加入软化因子s的模型进行了计算,与修正的Fields-Backofen相比,更好的模拟了软化阶段的流变应力变化.本文研究的模型可以用于指导镁合金板成形,也为有限元分析流变应力打下基础.     

AZ31镁合金挤压管材力学性能测试

基于圆柱体弹性压缩和厚壁管受内压塑性变形的应力应变分析,得到了测试管件力学性能的方法。在WDW-100kN的试验机上对AZ31镁合金管材弹性内模胀形试验,测得该管材的屈服强度、抗拉强度及伸长率。     

AZ31镁合金化学镀镍镀层分析

以H_3PO_4+HNO_3酸洗与NH_4HF_2+H_3PO_4活化为前处理工艺,对AZ31镁合金进行化学镀镍研究。应用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)与X射线光电子能谱分析仪(XPS)等方法对化学镀镍层进行形貌、成分分布、相结构以及元素分析。结果表明:化学镀镍层表面平整光亮,镀层为高磷非晶结构。化学镀镍层表面,镍主要以单质镍(26.75%)、NiO(32.96%)以及Ni(OH)_2(40.29%)形式存在,磷主要以单质磷(20.17%)、PO2-4(17.37%)以及PO_4~(3-)(62.46%)形式存在;化学镀镍层内部,镍基本为金属单质镍,磷主要以单质磷(74.11%)以及PO_4(2-)(25.89%)形式存在。     

AZ91镁合金在磷酸盐体系中微弧氧化的工艺研究

采用磷酸盐体系在AZ91压铸镁合金表面制备了一系列微弧氧化膜层,并通过中性盐雾试验、扫描电镜等方法研究了各种工艺条件下的微弧氧化膜层耐蚀性能及形貌特征。结果表明,经微弧氧化处理,AZ91压铸镁合金试样的耐腐蚀性能明显提高。在磷酸盐体系中进行微弧氧化处理的最佳工艺方案为:磷酸钠5g·L-1,氢氧化钠6g·L-1,电流密度3A·dm-2,氧化10min。     

AZ镁合金在高氯酸镁溶液中的电化学行为

用失重、线性电位扫描、交流阻抗、恒流放电等多种方法研究了AZ镁合金在1.0 mol/L Mg(ClO4)2溶液中的电化学行为,考察了它们作为镁电池负极材料的性能。浸泡与伏安实验结果表明,AZ21的自腐蚀比AZ31和AZ61严重;AZ21和AZ31的电化学活性优于AZ61,表现为阳极极化小,开路电位负。交流阻抗结果表明AZ21、AZ31、AZ61的Rct值逐渐增加。恒电流放电发现,AZ31的放电电位负且稳定;电流效率为82%,高于AZ21和AZ61;滞后时间2 s,小于AZ21和AZ61。可望用于Mg电池。     

细晶粒AZ31(Ce)镁合金板材的组织与性能

研究了稀土元素Ce对Mg-AL-Zn系AZ31镁合金板材轧制、退火后组织与性能的影响，探讨了细晶粒镁合金的塑性变形机理。结果表明，AZ31(Ce)合金轧制变形及退火后，可以获得尺寸十分细小的晶粒(约10μm)，变形能力进一步提高。细晶粒镁合金在变形过程中有多种变形机制共同作用，在大尺寸晶粒中，变形机制以滑移和孪生为主，而在小尺寸晶粒(约10μm)中，晶界滑动机制发挥了重要作用，它可以协调大尺寸晶粒的变形对提高镁合金变形能力起有益的补充，有效地提高镁合金的轧制变形能力。     

AZ31镁合金沉积类金刚石薄膜的表面形貌和腐蚀行为

为了改善镁合金的耐蚀性,扩展其应用范围,采用等离子全方位离子镀膜技术在AZ31镁合金表面沉积了含有Si-N和Si-O的2种类金刚石(Diamond-like carbon,DLC)薄膜,研究了其表面形貌及其在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,探究了DLC薄膜对AZ31镁合金腐蚀行为的影响。利用SEM和AFM观察了AZ31镁合金表面沉积DLC薄膜的表面形貌,采用电化学法测试表面沉积DLC薄膜的AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线和开路电位,通过拉伸试验测试其在空气和3.5%NaCl溶液中的应力应变。结果表明:镁合金试样表面的DLC薄膜光滑致密,在3.5%NaCl溶液中表面沉积DLC薄膜AZ31镁合金的极化行为与表面未沉积DLC薄膜AZ31镁合金相似,表面沉积DLC薄膜AZ31镁合金电位正向移动,耐蚀性提高;与表面未沉积DLC薄膜AZ31镁合金相比,在空气中,表面沉积DLC薄膜AZ31镁合金极限抗拉强度与其接近,延伸率略低;在3.5%NaCl溶液中,表面沉积DLC薄膜AZ31镁合金极限抗拉强度略有降低,延伸率略高。     

AZ31镁合金在化学镀镀液中的电化学行为研究

采用混合电位-时间曲线、极化曲线和电化学阻抗谱,研究经不同浓度氢氟酸活化处理后的AZ31变形镁合金在化学镀镀液中的电化学行为,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察AZ31活化前后的形貌变化.结果表明,经活化的试样在化学镀过程中被镀层完全覆盖,所用时间随着氢氟酸浓度的增加而延长;镀液中的镍离子被还原的起始电位随着氢氟酸浓度的增加而向正偏移;电极/镀液界面反应的电荷转移电阻随着氢氟酸浓度的增加而增大,并且电极/镀液界面反应是化学镀初始沉积期的控制步骤;AZ31镁合金基体中的Mn-Al相在氢氟酸活化过程中的颗粒脱落是导致氟化膜产生缺陷的主要原因,氢氟酸浓度越高,氟化膜缺陷越少.     

镁合金AZ31D的热变形力学行为与微观组织演化规律的试验研究

对具有粗大柱状晶的镁合金AZ31D材料进行了圆柱体热压缩试验研究.通过试验获得了该种材料在不同温度、不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律.应用峰值应力的试验结果计算出了该材料热变形过程的激活能及试验条件下的Z参数,得到了镁合金AZ31D的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式.试验发现,当Z≥(2.61E 6)s-1时,热压缩试验过程中会出现与试样端面成45°角的剪切断裂.     

络合剂对AZ31D镁合金化学镀Ni-P合金的影响

以AZ31D镁合金为研究材料,研究了化学镀Ni-P工艺配方中络合剂对镀层的沉积速度、镀层表面形貌与结构、镀层成分及其各种性能的影响,获得了最佳工艺参数.结果表明,可以实现在AZ31D镁合金上直接化学镀Ni-P合金,并且其镀层表面光亮、均匀致密,镀层的显微硬度比AZ31D镁合金基体有明显的提高,镀层与基底的结合力良好.     

AZ31镁合金表面处理工艺对其改性结果的影响对比

针对AZ31镁合金应用过程中对表面摩擦磨损性能、耐腐蚀性能有特殊要求的状况,分析了AZ31镁合金可能的表面改性技术,比较了不同改性方法的具体实现途径,并提出了加强复合改性技术研究的重要意义。