AZ91镁合金磷化及电泳涂装工艺的研究

本文采用锌系磷化的方法改善AZ91镁合金的表面性能,对磷化工艺及其耐腐性能进行研究。首先通过正交试验选择较优化的基础磷化配方与电泳涂装工艺,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪观察和分析了磷化膜的表面形态和组成成分。各种检测结果表明:在优化条件下,通过电化学模拟分析及图谱分析显示AZ91镁合金表面形成的磷化膜微观形貌均匀细致、厚度均匀、腐蚀失重小、腐蚀电流密度低、腐蚀阻力大、表面电容小。通过试验可以证明这种磷化及涂装可有效地控制镁合金的腐蚀。     

AZ91D镁合金加工工艺的应用研究

在分析AZ91D镁合金化学成分、物理力学性能的基础上,通过试验对比了切削速度在66.819m/min、107.388m/min、169.434m/min时的切屑断屑性能、切屑形态及其表面质量。试验表明:在背吃刀量恒定的前提下,随着切削速度的提高,切屑变形减小。切屑形态由C形挤裂切屑变成带状连续切屑,断屑能力变差,结构表面质量变差;在背吃刀量0.06mm时,切削形成粉末状切屑,堆积在卷屑槽内,易引起镁合金燃烧。总结了镁合金切削加工中对刀具、切削参数、切削液以及切削过程的要求,介绍了工序间防腐措施。分析了AZ91D镁合金的固溶时效作用,从零件结构、设备及防火等方面提出了热处理过程的要求。从冶金和环境方面综述了镁合金的腐蚀因素,并对比分析了AZ91D镁合金切屑在空气和水中的腐蚀现象。最后,重点介绍了镁合金的微弧氧化工艺。研究成果对镁合金加工工艺的推广应用提供了技术参考。     

高能喷丸镁合金表面磁控溅射铝膜的微观结构和耐腐蚀性能

对AZ91D镁合金基体表面进行不同时间(0,20,30,40min)高能喷丸(HESP)处理,再采用磁控溅射技术在HESP基体表面沉积铝膜,研究了铝膜的微观形貌与耐腐蚀性能。结果表明:HESP基体表面铝膜的表面组织均匀、致密,铝膜较厚,且随着HESP处理时间的延长,组织更加细小、均匀,铝膜厚度增大;经40min HESP处理后,铝膜与基体之间存在明显的过渡层,二者的结合力为16N,是未经HESP处理的3.2倍;与未经HESP处理的相比,HESP基体表面铝膜在NaCl溶液中的自腐蚀电流密度与在盐雾中腐蚀24h后形成的腐蚀坑深度均较小,且随着HESP处理时间的延长,自腐蚀电流密度与腐蚀坑深度均减小,铝膜的耐电化学和耐盐雾腐蚀性能显著提高。     

AZ91D镁合金微弧氧化低能耗的电解质配方研究

利用自制微弧氧化装置在铝酸盐体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理.采用多重正交试验,从考察膜层厚度、单位能耗和耐蚀性出发,确定了AZ91D镁合金在铝酸盐体系中的最佳工艺参数.结果表明:在最佳电解质配方下,处理过程工作电压约在120 V,电流密度可以低到0.5 A/dm2,生长1 μm陶瓷涂层的单位面积能耗仅为456 W/(m2·μm).微弧氧化膜呈多孔结构、孔径较小,裂纹较少,分布均匀,膜层较为致密;微弧氧化膜由MgO和MgAl2O4组成;处理后AZ91D镁合金样品的腐蚀电流密度为0.014 μA/cm2,比未处理合金降低了接近3个数量级.     

压铸镁合金AZ91D在不同溶液中腐蚀行为的研究

着重研究了压铸镁合金AZ91D在浓度为0.6 mol/L的NaCl、NaNO3、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2、MgSO4、Na2SO4等不同溶液及雨水中的腐蚀行为.采用失重法研究腐蚀速率,用金相显微镜和SEM观察表面形貌,用XRD分析腐蚀后相组成,得到了不同离子对失重率、腐蚀速率以及腐蚀产物和表面形貌的影响,对研究镁合金的腐蚀行为有着重要的意义.     

镁合金AZ91D的阻尼减振性能

为了解镁合金减振效果与频率、振幅等因素的关系,对AZ91D镁合金的实际减振行为有明确的把握,对镁合金AZ91D、变形镁合金AZ31、铝合金以及钢4种材料进行室温下的阻尼－频率测量,发现在相同振幅和频率下,镁合金AZ91D具有比铝合金、钢和变形镁合金高出3～5倍的阻尼性能,并在6 Hz左右出现阻尼峰。通过对镁合金与铝合金发动机箱盖在冲击脉冲载荷作用下的振动进行三阶模态分析,发现镁合金试件的阻尼比,除第三阶比铝合金试件稍微偏小外,其余各阶均高于铝合金试件。镁合金试样的第一阶模态阻尼比比铝合金试件高出17.6%,而第二阶模态阻尼比高出41.3%,另外镁合金试样的第一阶模态质量比铝合金试样高出45.0%,而第二阶模态质量高出15.3%,表明镁合金发动机箱盖在使用中镁合金的稳定性、抗冲击性能以及对冲击载荷的减幅等方面都具有良好的动力学表现。     

盐酸-激光复合刻蚀+SA修饰制备镁合金表面超疏水结构的耐腐蚀性能

采用盐酸-激光复合刻蚀+十八烷酸(SA)修饰工艺,在抛光态AZ91镁合金表面制备超疏水结构,研究了其表面形貌、润湿性能和耐腐蚀性能。结果表明:复合刻蚀后,镁合金表面形成了一种以微米尺度的点状凹坑以及紧密且有序排列的凸起结构为主的粗糙结构,再经SA修饰后,形成了微纳米级复合粗糙结构;复合刻蚀+SA修饰后的表面呈现超疏水性,且表现出良好的抗水滴黏附性能;与抛光态镁合金相比,复合刻蚀+SA修饰所得超疏水镁合金的自腐蚀电位提高,自腐蚀电流密度下降,显示出良好的耐腐蚀性能;在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡24h后,该超疏水表面未发现明显的腐蚀迹象。     

稀土对AZ91镁合金耐腐蚀性能的影响

利用静态失重、极化曲线和交流阻抗测试等方法研究了AZ91合金和AZ91 RE合金在NaCl溶液中的腐蚀规律；利用金相显微镜及电子探针分析了腐蚀试样的表面和截面形貌；对腐蚀脱落产物进行了XRD鉴别。结果表明，稀土元素显著提高了AZ91合金在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。其作用机理主要在于稀土元素的以下三个作用：改变了合金腐蚀层结构；强化了阴极相控制；影响合金腐蚀的电化学过程。三方面的综合作用，使AZ91合金在NaCl溶液中的耐蚀性有了较大的改善。     

基于镁合金微弧氧化膜层的腐蚀实验研究

本文主要通过微弧氧化工艺优化了AZ31B镁合金的腐蚀性能。在硅酸盐电解液里边,通过改变微弧氧化频率、占空比、电流密度、微弧氧化时间做了四因素三水平的正交实验,发现当频率为1000Hz、占空比为20%、电流密度为1.2A、时间为10min时,膜层自腐蚀电位最低。相较于镁合金基体,自腐蚀电位增加了522mV,极大的降低了镁合金自发性腐蚀的倾向性,因此提高了AZ31B镁合金的耐蚀性。     

镁合金表面再制造AlCoTi非晶涂层组织及力学性能研究

采用高速电弧喷涂技术在AZ91镁合金表面制备了高非晶含量AlCoTi涂层,研究了涂层显微组织、力学性能、摩擦磨损及电化学腐蚀性能。结果表明,涂层呈典型的层状结构,其结构紧凑,与镁合金基体结合良好,孔隙率约为1.63%。涂层的组织主要由非晶相、纳米结构的α-Al和Al3Ti相组成。相比于AZ91镁合金,AlCoTi非晶涂层具有更高的显微硬度和耐磨性能：涂层的显微硬度约为511.3Hv0.1,远高于AZ91镁合金(62Hv0.1);在相同的磨损条件下,非晶涂层相对耐磨性约为晶体结构AZ91镁合金的3.9倍,其主要磨损机制为脆性剥落。在0.6 mol/L NaCl溶液中,非晶涂层自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和电荷转移电阻分别为-0.696V、0.741 8μA/cm²和33 660?·cm²,明显优于AZ91镁合金的-1.392V、769.3μA/cm²和1 914?·cm²。通过对镁合金表面不同防护涂层的电化学腐蚀性能和显微硬度比较分析,本研究为镁合金提供一种低成本、高性能的涂层材料及再制造关键技术。     

AZ91D镁合金在硅酸盐体系下微弧氧化配方的优化

微弧氧化是一种先进的表面处理工艺。该技术具有工艺简单、清洁无污染、膜层均匀致密，材料适应性宽等特点，得到的微弧氧化膜既具备普通阳极氧化膜的性能，又兼有陶瓷喷涂层的优点，突破了传统的阳极氧化技术，是镁合金阳极氧化的重点发展方向，其中工艺参数特别是电解液的组成和浓度对微弧氧化膜结构和性能影响方面的研究具有极其重要的作用。本文采用4因素3水平的正交实验，从考察耐腐蚀性、膜层厚度和致密性出发，确定了AZ91D镁合金在硅酸盐体系下微弧氧化电解液的优选配方，并研究了在此配方条件下生成微弧氧化陶瓷膜的微观形貌和相结构。     

钙和锶对Mg_2Si/AZ91D复合材料组织和性能的影响

将铝-硅合金加入到AZ91D镁合金中,制备了原位合成Mg2Si/AZ91D复合材料,并研究了添加钙和锶对于复合材料铸态组织和力学性能的影响。结果表明:硅的加入在AZ91D镁合金中生成了高熔点、高硬度的Mg2Si强化相,但尺寸较大;元素钙和锶的综合作用可以显著细化复合材料基体的铸态组织,同时还可以明显改善Mg2Si的形态和分布,提高复合材料的强度。     

变形镁合金AZ31的研究进展

综述了国内外AZ31镁合金的研究进展.分别介绍了AZ31镁合金组织、力学性能及变形行为研究现状,讨论了合金元素对AZ31镁合金的影响,并对变形镁合金AZ31耐蚀性的相关研究进行了总结.最后对AZ31镁合金的发展前景进行了分析.     

Dry sliding wear behaviour of plasma electrolytic oxidation coated AZ91 cast magnesium alloy

A cast AZ91 magnesium alloy was plasma electrolytic oxidation (PEO) coated using a pulsed unipolar power source in a silicate based electrolyte. Constant processing conditions for two different durations were chosen to obtain coatings of 10 and 20 μm thickness. The dry sliding wear studies performed on this alloy with and without PEO coatings against an AISI 52100 steel ball counterpart showed that the PEO coating improved the wear resistance. The thickness of the PEO coating was found to be highly influential in imparting the wear resistance to this alloy, especially in conditions involving higher contact stresses.     

Fretting wear behavior of AZ91D and AM60B magnesium alloys

The fretting wear behavior of the AZ91D and AM60B magnesium alloys are investigated using a reciprocating fretting wear machine under dry conditions with different numbers of cycles, different normal loads, slip amplitudes and frequencies. The worn surfaces and wear debris were examined using scanning electron microscopy and optical microscopy in order to understand the predominant wear mechanisms of two magnesium alloys. The results indicate that the AZ91D alloy displays a lower friction coefficient and lower wear quantity than the AM60B alloy. The AZ91D shows a higher capability than AM60B in resisting crack nucleation and propagation. Both AZ91D and AM60B show similar friction and wear characteristics. The wear quantity increases with increasing normal load, but decreases with increasing frequency. The friction coefficient also decreases as the normal load is increased. Fretting frequency had little effect on the friction coefficient. In a long term, the fatigue wear and abrasive wear were the predominant wear mechanisms for AM60B and delamination wear, adhesive wear and abrasive wear for AZ91D.     

AZ91D镁合金在水介质下的冲击磨损特性研究

研究了AZ91D镁合金在冲击载荷和去离子水介质综合作用下的磨损特性.结果表明,镁合金表面冲击斑深度及面积随冲击次数的增加而增加;冲击磨损初期,损伤的主要形式为塑性变形及粘着磨损,随着表面塑性耗竭,微观疲劳裂纹产生;磨损后期,水介质的腐蚀作用明显,加速了材料表面的损失.     

AZ91D镁合金微动磨损特性研究

采用液压高精度材料试验机考察了平面一球面接触的AZ91D镁合金摩擦副的微动磨损行为，分析了位移幅值、法向载荷和频率等参数对摩擦因数和磨损体积的影响，考察了不同实验条件下的磨斑形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明：AZ91D镁合金的微动区域可分为部分滑移区、混合区和滑移区3个区域，粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损分别是3个区域的主要磨损机制；磨损体积随着位移幅值和法向载荷的增加而增大，但却随着频率的增大而减小。在微动部分滑移区和混合区，摩擦因数随着位移增大迅速增加；在微动滑移区，摩擦因数随法向载荷的增大而减小，而位移幅值和频率对摩擦因数的影响较小。