镁合金表面离子辅助蒸镀铝膜的耐蚀性研究

采用离子辅助热蒸镀技术在AZ91D镁合金表面沉积了厚度为100μm的单层铝膜及厚度为(25+25)和(50+50)μm的双层铝膜,并对试样表面进行喷丸+化学转化后处理,研究了铝膜的结构和耐蚀防护性能。结果表明:不同工艺的镀铝试样表面铝膜形貌相似,晶粒清晰、细小,呈柱状紧密排列,存在少许孔缝;双铝膜层中有明显的界面,界面处致密且结合紧密。经后处理,膜层表面致密性提高,并生成一层耐蚀化学转化膜。采用双层工艺铝膜能大幅度提高基体的耐腐蚀性能,100μm单层膜镀铝试样的盐雾寿命为6 h,(25+25)和(50+50)μm双层膜镀铝试样的盐雾寿命分别为72和460 h。(25+25)和(50+50)μm的镀铝试样自腐蚀电流密度分别为3.86×10-6和4.3×10-7A/cm~2,比基体降低了2~3个数量级。     

表面纳米化对AZ91D镁合金渗铝行为的影响

镁合金表面渗铝是提高耐蚀性的一种有效方法。本研究将表面纳米化作为渗铝的预处理过程。采用高能喷丸对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理,然后进行真空铝扩散得到渗铝层。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了渗铝层的形貌。结果表明,在对AZ91D镁合金表面高能喷丸后获得了100 nm的晶粒尺寸。在高能喷丸之后,渗铝层的深度比未高能喷丸的渗铝层厚。在440℃下扩散12 h后,渗铝层的深度增加到70μm。采用电化学方法对AZ91D镁合金的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明,渗铝层明显降低了AZ91D镁合金的腐蚀速率。因此,高能喷丸强化有利于镁合金表面渗铝,提高镁合金的耐蚀性。     

表面纳米化对AZ91D镁合金渗铝行为的影响（英文）

镁合金表面渗铝是提高耐蚀性的一种有效方法。本研究将表面纳米化作为渗铝的预处理过程。采用高能喷丸对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理,然后进行真空铝扩散得到渗铝层。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察了渗铝层的形貌。结果表明,在对AZ91D镁合金表面高能喷丸后获得了100 nm的晶粒尺寸。在高能喷丸之后,渗铝层的深度比未高能喷丸的渗铝层厚。在440℃下扩散12 h后,渗铝层的深度增加到70μm。采用电化学方法对AZ91D镁合金的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明,渗铝层明显降低了AZ91D镁合金的腐蚀速率。因此,高能喷丸强化有利于镁合金表面渗铝,提高镁合金的耐蚀性。     

限制模压变形和超声喷丸复合工艺对AZ31镁合金表层组织及硬度的影响

以AZ31镁合金板材为实验材料,先对其进行限制模压变形,再利用超声喷丸技术进行表面处理,研究限制模压变形和超声喷丸复合工艺对材料表层组织和硬度的影响.结果表明:限制模压变形和超声喷丸具有叠加效果,该复合工艺相对于单一工艺能进一步减小AZ31镁合金的晶粒尺寸,增强表面硬度.经复合工艺处理后,AZ31镁合金的最小平均晶粒尺...     

喷丸处理和微弧氧化对TC4合金组织和疲劳性能的影响

通过喷丸处理(SP)在TC4钛合金表面制备强化过渡层,再采用微弧氧化(MAO)制备出喷丸+微弧氧化(SP+MAO)涂层。对比研究TC4钛合金表面微弧氧化涂层及喷丸+微弧氧化涂层的显微结构、相组成和疲劳性能。结果表明:喷丸处理后,材料表面粗糙度上升。位错不断增殖、积塞直至发生交割而起到表层晶粒细化的作用,距表面深度为5μm处硬度达最大值472.84HV_(0.1)、提高了40%,表层残余压应力从基体的-98.8 MPa提升到-548.9MPa。相比微弧氧化涂层,喷丸+微弧氧化涂层表面粗糙度由0.54μm上升到0.79μm,平均厚度从4.1μm增加至12.6μm。喷丸+微弧氧化试样的疲劳寿命为13321周次,远高于微弧氧化试样的疲劳寿命3638周次,略高于原始试样疲劳寿命13067周次。这表明采用喷丸作为预处理可以改善微弧氧化工艺对试样疲劳性能的影响。     

M2钢快速氮化复合工艺的研究

采用超声喷丸+循环氮化时效+二次氧化复合处理工艺对M2钢进行处理,研究了表面的性能。结果表明,在相同渗氮时间下,复合处理工艺的渗氮层比单一循环氮化时效工艺的深30μm,比传统QPQ渗氮层深约100μm,表明其有更快的渗氮速度;复合处理后,M2钢的耐腐蚀性能好,其表面的腐蚀速度约为单一循环氮化时效处理试样的2/3左右,约为未处理试样的2/5。     

热处理对静液挤压AZ80镁合金管材腐蚀行为的影响

采用浸泡腐蚀、失重腐蚀以及电化学腐蚀中的动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究静液挤压AZ80镁合金经350℃退火热处理1、2和4 h后,在p H 6.1的0.1 mol/L Na2SO4溶液中的腐蚀行为。结果表明:退火热处理使得挤压后的AZ80镁合金晶粒发生再结晶,改变AZ80镁合金的组织和成分分布,可有效提高镁合金的腐蚀性能;但是热处理时间也会对合金的耐蚀性产生影响,其中经(350℃,1 h)退火热处理后,合金自腐蚀电位为-1.4501 V,腐蚀电流密度为0.02323 m A/cm2,耐腐蚀能力显著提高,表现出较好的综合性能。     

基于智能控制的铸造ZM5镁合金组织与性能研究

对ZM5镁合金分别进行了重力铸造和基于智能控制的真空调压铸造试验,且进行了两种铸造方式的镁合金组织、腐蚀性能及磨损性能的测试与分析。结果表明:与重力铸造相比,基于智能控制的真空调压铸造试样的平均晶粒尺寸减小了28μm(从62μm到34μm),晶粒细化;腐蚀电位正移了127 mV(从-0.932V到-0.805V);经20 min磨损后,磨损体积为19×10~(-3) mm~3,较重力铸造的镁合金试样(38×10~(-3) mm~3)减少了50%。采用基于智能控制的真空调压铸造可明显细化ZM5镁合金晶粒,提高耐腐蚀性能和耐磨损性能。     

挤压态AZ631M镁合金显微组织及高温变形行为研究

研究了不同挤压比和挤压温度(挤压桶温度)对AZ631M镁合金晶粒尺寸和力学性能的影响,探索了挤压态AZ631M镁合金最优时效处理工艺和热加工工艺。实验挤压比选用9、32、41、81,挤压温度为200、250、300℃。热处理采用挤压后固溶+时效(T6)和直接时效(T5)处理2种方式,绘制了在变形温度为300~450℃和初始应变速率为5×10~(-2)~5×10~(-4)s~(-1)的热加工图。结果表明:随着挤压温度从300℃降低到200℃,合金晶粒尺寸从31μm减小到14μm,抗拉强度从325 MPa增加到368 MPa,伸长率从13.6%增加至17.3%。随着挤压比增加从9到81,合金晶粒尺寸从24μm减小至8μm,抗拉强度从277 MPa增加至376 MPa,伸长率从16.1%降低至15.3%。挤压温度为250℃,挤压比为32,挤压速度为60 mm/min挤压、T6(420℃/8 h+210℃/18 h)处理后,AZ631M镁合金抗拉强度与挤压态AZ631M(330 MPa)对比提高了18%,达到390 MPa,伸长率降低了40%。和铸态AZ631M相比,挤压态AZ631M的热加工区域增大,最优热加工区域为温度400~450℃,初始应变速率5×10~(-4)~1.5×10~(-3)s~(-1)。     

ZK60高强度镁合金喷丸强化疲劳性能实验研究

为了研究喷丸强化处理对ZK60镁合金疲劳性能的影响,采用气动式喷丸机对ZK60高强度镁合金试样进行喷丸强化,利用X射线衍射技术对喷丸处理试样表面进行残余应力测试分析,并利用扫描电镜分析了镁合金试样表面晶粒尺寸变化,对所有试样进行疲劳性能测试,分析喷丸强化对ZK60镁合金疲劳性能的影响,同时对疲劳断口进行扫描分析。实验结果表明:喷丸强化在ZK60镁合金试样表面产生了一定的残余压应力分布,且残余压应力最大值可达-198 MPa,同时,喷丸强化可使ZK60镁合金试样表面粗糙度减小,喷丸区域晶粒得到明显细化,喷丸强化使得试样表面完整性得到极大改善,从而提高了ZK60镁合金材料的疲劳性能,喷丸试样疲劳寿命相对于未处理试样最大提高了36%,疲劳裂纹源由试样表面转移到喷丸强化层以内,从而抑制了疲劳裂纹的萌生。     

镁合金表面非晶涂层的构筑及其腐蚀行为

目的提高镁合金的耐腐蚀性能。方法采用超音速火焰喷涂技术,在AZ61镁合金表面引入Ni Cr Al作为中间层,最终在镁合金表面构筑一层铁基非晶涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差热分析仪、显微硬度测试仪、开路电位测试仪、动电位极化测试仪、X射线光电子能谱仪和接触角测量仪,分别评价了镁合金基体和铁基非晶涂层的形貌特征、微观结构、热稳定性、力学性能、腐蚀行为和表面性质。结果在AZ61镁合金表面成功构筑了一层厚度约200～240μm的铁基非晶涂层,该涂层在XRD有效分辨率内呈单一非晶结构。热分析结果表明,该非晶涂层的起始晶化温度可达657℃,具有极高的热稳定性。铁基非晶涂层和AZ61镁合金的显微硬度分别为892HV和71HV,合金表面显微硬度提高了10倍以上。在模拟海水中,AZ61镁合金和铁基非晶防护涂层的稳态开路电位分别为-0.59V和-1.58V,自腐蚀电流密度分别为80μA/cm~2和4μA/cm~2;在酸雨介质中,镁合金和非晶涂层的稳态开路电位分别为-0.45 V和-1.51 V,自腐蚀电流密度分别为7.27μA/cm~2和1.64μA/cm~2。去离子水在AZ61镁合金的表面润湿角为(59.8±1.5)°,而铁基非晶涂层的接触角为(74.4±0.6)°。结论在镁合金表面构筑铁基非晶涂层,可以显著提高镁合金的耐蚀性,同时非晶涂层高的热稳定性和显微硬度,意味着良好的耐热和耐磨性能。     

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。     

植酸转换膜对AZ31镁合金电化学腐蚀性能的影响

镁合金的耐腐蚀性能不理想,从而严重阻碍了镁合金大规模的商业应用。在商用AZ31镁合金表面制备了植酸转换膜,采用扫描电镜、能谱仪、电化学工作站等进行了合金电化学腐蚀性能的检测。结果表明,表面制备的植酸转换膜显著改善了商用AZ31镁合金的电化学腐蚀性能;与未经表面处理的商用AZ31镁合金相比,制备了植酸转换膜的AZ31镁合金在20℃电解液中的开路电位和腐蚀电位分别正移185 m V、238 m V;在质量分数为5%的KOH电解液中的开路电位和腐蚀电位分别正移221 m V、218 m V。     

超声细化处理AZ80镁合金过程中的声场数值模拟

采用不同强度超声对AZ80镁合金熔体进行处理以改善合金的凝固组织。当施加的超声强度为30.48W/cm2时,合金的平均晶粒尺寸由未经超声处理时的303μm降低为148μm。为了进一步了解超声改善镁合金微观组织的机理,采用数值模拟的方法研究超声声压对空化泡行为的影响,并且对熔体中的超声场分布情况进行分析。结果表明,熔体内不同位置所受的声压是不同的,因此不同位置上的铸锭试样的晶粒细化程度也不同。随着超声强度的增加,声压值增加,而合金的晶粒尺寸则随之降低。     

液态模锻AZ31镁合金汽车轮毂的性能分析

采用不同的浇注温度和比压对AZ31镁合金汽车轮毂进行了液态模锻成形,并进行了显微组织、耐磨损性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:随比压和浇注温度的增加,轮毂试样的平均晶粒尺寸和磨损体积均先减小后增大,腐蚀电位先正移后负移,耐磨损性能和耐腐蚀性能先提升后下降。与30 MPa比压相比较,50 MPa比压时试样的平均晶粒尺寸和磨损体积分别减小了27.39%、41.67%,腐蚀电位正移了36 m V。与680℃浇注温度相比,700℃浇注时试样的平均晶粒尺寸和磨损体积分别减小了33.33%、47.5%,腐蚀电位正移了47 m V。AZ31镁合金汽车轮毂的液态模锻工艺参数优选为:50 MPa比压、700℃浇注温度。     

累积叠轧工艺对AZ63镁合金耐蚀性能的影响

采用累积叠轧ARB工艺对AZ63镁合金板材在400℃下进行了5个道次剧塑性变形,通过析氢实验、失重实验、电化学实验和腐蚀形貌观察研究了经过累积叠轧工艺后AZ63镁合金板材在3. 5%(质量分数) Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明,随着累积叠轧道次的增加,AZ63镁合金发生动态再结晶,晶粒得以显著细化和均匀化; ARB4后的镁合金板材晶粒最为细小、均匀(约10μm),ARB5后有晶粒部分长大的现象。累积叠轧后的AZ63镁合金的耐蚀性能得以提高,其中轧制4个道次后耐腐蚀性能最好,失重速率为47. 4672 mg·cm~(-2)·h~(-1),自腐蚀电位为-1. 3350 V,自腐蚀电流密度为1. 0 A·cm~(-2),腐蚀行为由严重的全面、均匀腐蚀转变为局部腐蚀。     

AZ31B镁合金表面纳米化处理后的显微结构特征

利用表面机械研磨技术（sMAT）在AZ31B镁合金表面施加剧烈塑性变形，获得纳米晶组织的细化表层，利用光学显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究由表层到心部的组织结构变化特征。结果表明：经过SMAT处理后，样品表层的晶粒尺寸大约为50nm；靠近基体的区域（大约距表面40μn），晶粒尺寸增加到约200nm。表面纳米化是通过孪晶分割和动态再结晶的共同作用实现的。硬度试验表明，SMAT后AZ31B镁合金样品表层的硬度显著提高，其原因可归结为两个主要的因素，即晶粒细化和加工硬化。     

机械研磨处理 AZ91 D 镁合金表面晶粒细化研究

目的研究AZ91D镁合金表面经机械研磨处理的晶粒细化行为与机制。方法通过表面机械研磨处理方法对密排六方结构的AZ91D镁合金进行表面强变形处理,并对表面变形层的微观结构进行表征。结果经过60 min的机械研磨处理后,样品表层形成了厚约80μm的变形层,变形层组织呈梯度分布。随着距表面距离的增加,晶粒逐渐变大,表层晶粒尺寸达到20 nm。结论通过机械研磨处理,AZ91D镁合金表面晶粒可以得到明显细化,达到纳米级,晶粒细化机制是孪生和位错滑移的综合作用。     

AZ31镁合金铈转化膜在NaCl溶液中的腐蚀性研究

对AZ31镁合金表面进行稀土铈转化成膜处理,采用扫描电镜、失重法、电化学测试研究了AZ31镁合金铈转化膜在0.05mol/LNa Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:经过成膜处理72 h后,试样的腐蚀速率稳定在0.122 mg·cm~(-2)·h~(-1),而未经成膜处理的镁合金腐蚀速率为0.4583 mg·cm~(-2)·h~(-1)。腐蚀电位先增加后减小,而腐蚀电流密度先减小后增大。腐蚀4h后,腐蚀电位为-1.432 V,腐蚀电流密度为1.393×10~(-1)μA·cm~(-2)。     

电解质等离子体抛光316LVM表面形貌及电化学特性

目的 研究电解质等离子体抛光对316LVM植入物不锈钢表面形貌及其在磷酸缓冲盐溶液中的电化学特性的影响,解决复杂形状植入物表面抛光难题.方法 原材料经线切割及表面预处理,制成20 mm×15 mm×3 mm的试验样件.对试样分别进行机械抛光及电解质等离子体抛光.机械抛光在砂带抛光机上进行,使用600、800、1200、2000、5000目的砂带逐级磨抛.电解质等离子体抛光中,电压为300 V,电解液为3％(质量分数)(NH4)2SO4水溶液,温度为85～90℃,抛光时间为15 min.通过粗糙度仪、扫描电镜,对试样表面粗糙度、微观形貌进行测试表征.通过能谱仪、X射线衍射仪,对试样表面元素含量、物相组成进行测试表征.通过电化学工作站,对磷酸缓冲盐溶液中的试样,进行电化学测试.结果 电解质等离子体抛光后,试样表面粗糙度由初始的0.5μm降至0.089μm,试样表面机械加工痕迹被去除,平整光亮.机械抛光后,试样表面化学元素未发生明显变化,而电解质等离子体抛光后,试样表面的Fe、Cr含量升高.机械抛光表面的X射线衍射峰位置和强度未发生明显变化,电解质等离子体抛光后,在衍射角为43.5°处,衍射峰强度明显降低,在74.5°处,衍射峰强度明显升高,同时各峰的半高宽明显减小.在磷酸缓冲盐溶液中,机械抛光试样的自腐蚀电位由-0.252 V升高至-0.232 V,腐蚀电流密度由1.611μA/cm2降低至0.5867μA/cm2,极化电阻由28.876 k?升高至64.682 k?.电解质等离子抛光试样的自腐蚀电位由-0.252 V升高至-0.214 V,腐蚀电流密度由1.611μA/cm2降低至0.1582μA/cm2,极化电阻由28.876 k?升高到251.262 k?.结论 电解质等离子体抛光可有效降低316LVM表面的粗糙度,提高表面平整度.电解质等离子体抛光后,表面Fe、Cr元素的含量升高,晶粒尺寸增大,呈(220)晶面择优取向.电解质等离子体抛光可提高316LVM在磷酸缓冲盐溶液中的耐腐蚀性能.