AZ91D镁合金微弧氧化工艺参数的研究

微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的先进成形技术,是镁合金表面处理技术的重点发展方向,微弧氧化过程复杂,选择合适的工艺参数,优化工艺过程,对进一步提高膜层的性能来说至关重要。本课题通过试验研究了电流密度、占空比、频率和氧化时间对AZ91D镁合金陶瓷膜性能的影响,对工艺参数进行了优化。试验结果表明,AZ91D镁合金微弧氧化最佳的工艺参数:电流密度为1.0A/dm2、频率为600Hz、占空比为20%、微弧氧化时间为20min。     

添加剂对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

以铝酸钠和氢氧化钠为主要组元,分别添加蒙脱石、EDTA、阿拉伯树胶的电解液对AZ91D镁合金进行微弧氧化,并用sEM、EDS、XRD和动电位极化曲线分析其微观组织结构和耐腐蚀性.结果表明,3种膜层的表面呈蜂窝状微观形貌,陶瓷氧化膜中主要存在相有MgAl2O4、MgO和Mg2siO4.与AZ91D镁合金基体相比其耐蚀性均有不同程度提高,其中以蒙脱石添加后膜层的耐蚀效果最好.     

AZ91D镁合金恒定小电流密度微弧氧化工艺

研究硅酸盐体系中AZ91D镁合金恒定小电流密度微弧氧化工艺.采用在相同工作电压下增大处理面积的原理来提高生产效率和提高微弧氧化膜层的性能.利用TT230数字式涂层测厚仪、JSM-6700F扫描电子显微镜、2206型表面粗糙度测量仪(E34-001)和W-92涂层附着力划痕实验机等研究其微观结构和CHI660C电化学工作站和UMT-2MT型球一块往复式摩擦实验机进行耐蚀性和耐磨性的评定.结果表明,此工艺稳定,可达到提高工作效率的目的,其微观结构有利于大幅度提高膜层的耐蚀性和耐磨性.     

电解液组分对AZ91D镁合金微弧氧化膜层耐蚀性的影响

在含有Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7的硅铝复合电解液中,采用恒电流方式对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理。利用扫描电镜、膜层测厚仪、全浸泡试验和极化曲线等方法研究了陶瓷膜层的形貌特征、厚度以及耐蚀性能。结果表明,随着Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3及C6H5Na3O7含量的增加,微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性基本均呈现出先提高后降低的变化趋势;经正交试验优化后,当电解液中Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、NaOH、C3H8O3和C6H5Na3O7的含量分别为15g/L、9g/L、2g/L、3g/L、5mL/L及7g/L时,膜层耐蚀性最好。经过微弧氧化处理后试样的腐蚀电流密度较镁合金基体降低了近2个多数量级,自腐蚀电位提高了近73mV,镁合金的耐蚀性能得到了显著提高。     

加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

研究了硅酸盐体系中加压幅度对AZ91D镁合金微弧氧化膜层结构及耐磨、耐蚀性能的影响.结果表明:随着加压幅度的增大,微弧氧化膜层的厚度、孔隙度和结合力都呈先增大后减小的趋势,且都在加压幅度为20 V时出现了最大值;粗糙度随着加压幅度的增大而增大.当加压幅度不小于25 V时微弧氧化膜层耐蚀能力强.     

固溶处理对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

研究AZ91D镁合金的固溶处理对其微弧氧化成膜的影响.结果表明:固溶态基体由于成分分布均匀而能够迅速成膜并长大,且在相同的微弧化处理时间内其膜层厚度始终大于铸态基体上的膜层厚度,提高幅度约为40%;随反应时间的延长,膜层厚度逐渐增加,微弧氧化膜表面的喷射空洞和喷射沉积物呈现粗大化趋势,膜层表面粗糙度也随之增大;在微弧氧化反应初期,固溶态基体上膜层粗糙度较小;反应约100 S后,固溶态基体膜层的粗糙度逐渐超过铸态基体膜层的粗糙度;当微弧氧化膜厚度相同时,固溶态基体上膜层的粗糙度始终小于铸态基体膜层的;微弧氧化膜上存在微裂纹,铸态基体膜层上的裂纹深而长,呈连续分布且随处可见;固溶态基体膜层上裂纹浅而短,呈单个分布且数量较少;固溶处理带来的基体成分的均匀化能降低微弧氧化生成同厚度膜层的能耗.     

微弧氧化对AZ91D镁合金力学性能的影响

利用扫描电镜观察AZ91D镁合金微弧氧化膜形貌,通过静拉伸试验和疲劳试验研究微弧氧化后AZ91D镁合金试件的抗拉强度和疲劳性能,借助体视显微镜和扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,微弧氧化陶瓷膜内层致密,具有良好的韧性,并且与基体结合强度高,微弧氧化处理对 AZ91D镁合金的抗拉强度没有影响。微弧氧化处理后,在均值S_m=4.72 kN、幅值S_a=3.15 kN、应力比R=0.2、载荷为等幅谱及频率为10 Hz疲劳试验条件下,AZ91D 镁合金的平均疲劳寿命为54148次循环,与化学氧化处理相当。     

AZ91镁合金微弧氧化处理研究

研究了AZ91镁合金的微弧氧化处理,结果表明,在不同处理时间AZ91镁合金表面分别形成了厚度为28～106 μm的陶瓷膜层.膜层分外层膜和内层膜两层,内层膜质地较为致密;外层膜质地较为疏松.疏松层主要成分为Mg2SiO4 和 MgSiO3,致密层主要成分为MgO.     

氧化时间对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观组织和性能的影响

采用恒定小电流密度工艺于硅酸盐体系中在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜.采用数字式涂层测厚仪、扫描电子镜、表面粗糙度测量仪和涂层附着力划痕试验机等研究其微观结构,利用电化学工作站和球-块往复式摩擦试验机进行耐蚀性和耐磨性的评定.结果表明:随着氧化时间的延长,阳极电压趋于稳定;氧化膜层的厚度和粗糙随之增大;氧化膜层的结合力、孔隙率则先增大后减小,都在60 min时出现最大值;膜层表面熔融物颗粒尺寸增大,大孔洞的数目随之增多,且分布变得不均匀;氧化时间为40 min时制备的膜层耐蚀能力最强并具有良好的耐磨性.     

AZ91D镁合金微弧氧化涂层的干摩擦磨损行为

在硅酸钠电解质体系中,采用电流密度100 A/m2的非对称交流脉冲电源模式处理AZ91镁合金,在其表面获得均匀的陶瓷涂层.采用M2000磨损试验机研究了该涂层合金的干式滑动摩擦磨损行为.采用X射线衍射仪和扫描电镜对陶瓷涂层结构和磨损表面进行观察分析.结果表明:根据载荷大小,涂层处理后AZ91D镁合金的磨损行为明显分为3个阶段,这些阶段同陶瓷层是否磨穿密切相关;微弧氧化涂层AZ91D镁合金的磨损机理主要是磨粒磨损;受表面状况的影响,陶瓷涂层的摩擦因数在 0.20～0.45 间波动;在较高载荷下,涂层被磨穿后,涂层的摩擦因数趋于基体合金的摩擦因数,涂层合金的表面变形能力提高,该阶段质量磨损速率随载荷增加,趋势变得缓慢.     

压铸镁合金AZ91D在酸性NaCl溶液中的腐蚀行为

采用电化学方法研究了压铸镁合金AZ91D在酸性NaCl溶液中的腐蚀行为,并用扫描电镜观察了腐蚀形貌,对腐蚀产物进行了能谱分析.研究结果表明:在酸性溶液环境下,随着Cl-浓度的升高,镁合金的平衡腐蚀电位降低,线性阻抗减小,腐蚀电流增大;随着pH值的减小,晶界出现腐蚀开裂现象;富Al相的耐蚀性高于基体相,在酸性环境中,腐蚀产物主要为MgO和Mg(OH)2     

压铸镁合金AZ91在不同电解液中的微弧氧化

综述了近年来国内外压铸镁合金AZ91微弧氧化研究的进展和现状,着重介绍包括磷酸盐体系、硅酸盐体系、铝酸盐体系和复合盐体系在内的不同电解液体系下影响压铸镁合金AZ91微弧氧化陶瓷膜性能的因素,并指出了今后压铸镁合金AZ91微弧氧化研究工作重点。     

AZ91D镁合金研究新进展

分析了国内外有关AZ91D镁合金铸态组织与合金相、热处理以及合金元素对铸态组织及合金相的影响等方面的最新研究;综述了力学性能的提高与改善的方法和效果;介绍了AZ91D镁合金表面金属涂层处理技术的新进展以及半固态处理技术在AZ91D镁合金上应用的新进展。     

触变注射成形AZ91D合金组织和拉伸断裂特性研究

通过不同工艺制备的合金的组织特点和性能变化,研究了触变注射成形AZ91D合金的拉伸断裂行为。结果表明,典型触变注射成形AZ91D合金的室温组织主要由未熔固相α-Mg和液相急冷组织构成。未熔固相有类球状、不规则状、包裹液相和内部小液池等4种形态。液相急冷组织包含初生α-Mg固相和共晶相,初生固相较规则,尺寸较小,主要受液相的过冷度影响。当组织变化不大时,孔隙率对合金性能的影响最大,而当孔隙率变化不大时,组织的变化对性能的影响较大,固相率较低和初生固相较细小的试样的力学性能较好。试样拉伸时裂纹主要沿着未熔固相与液相的界面或初生固相与共晶的界面扩展。当固相率较高时,裂纹大部分沿着未熔固相与液相的界面扩展,试样的性能较低;而当固相率较低时,裂纹大部分沿着初生固相与共晶相的界面扩展,并通过β相的桥接进行拓展,性能较好。     

AZ91D镁合金在含Cl-溶液中腐蚀机理的研究

探讨了溶液中的Cl-离子、合金的成分及微观组织结构、氧化膜的结构对AZ91D镁合金腐蚀的影响。从腐蚀速率、腐蚀形貌、腐蚀类型及表面膜的状态等几个方面对AZ91D镁合金的腐蚀行为进行了定量和定性的描述。表面膜的疏松多孔,溶液中的活性阴离子是造成AZ91D镁合金腐蚀的动力学因素,由于Cl-（高解离度,高吸附性,高导电性,表观尺寸小）的特殊作用,合金表面所发生的是有选择的点蚀,最后呈蜂窝状;随着Cl-浓度的增加,腐蚀速率也随之增大。     

锑对AZ91D镁合金微观组织的影响

研究了锑对AZ91D镁合金微观组织的影响.在AZ91D镁合金熔炼过程中加入三氧化二锑引入锑元素,用光学显微镜对加锑前后合金显微组织及其变化情况进行研究,发现锑的加入可使AZ91D镁合金的组织发生明显变化,β-Mg17Al12脆性相由连续网状分布逐渐变为离散状.同时利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜分析了锑在合金中的存在形式.结果表明,锑在AZ91D镁合金中主要以两种形式存在：固溶在α-Mg、β相中;形成新相Mg3Sb2.锑在镁合金中生成的新相Mg3Sb2既作为异质形核核心细化组织,又会聚集在固液界面前沿抑制晶体的长大,从而对镁合金起到细化晶粒的作用.     

导流器在AZ91D镁合金半固态组织形成中的作用

采用新型的自孕育法制备AZ91D镁合金半固态浆料,研究了导流器在半固态组织形成中的作用.结果表明,合金熔体加入孕育剂并经导流器浇注后,导流器吸收大量过热,使合金温度迅速降低至液相线附近;合金液在导流器表面流动时,导流器促进了熔体中非均质形核及游离晶粒的产生,使合金凝固时晶粒增殖.导流器表面凝固组织从上至下依次为树枝晶、细小树枝晶、等轴晶;倾斜角度影响合金流动方式及传热效果,角度过大和过小均不利于晶粒增殖,角度为45°时冷却效果和剪切作用最佳,此时合金有效形核数量最多,半固态浆料组织初生相细小且分布均匀.     

电参数对AZ91D镁合金微弧氧化过程和膜层的影响

在硅铝复合电解液中,采用不同的电参数在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜。利用扫描电镜(SEM)观察了膜层表面微观形貌;通过膜层测厚仪测量了氧化膜的厚度。结果表明,随着电流密度、占空比或者氧化时间的增大,膜层的不均匀程度都逐渐增大,表面放电孔洞尺寸变大,数量减少;电流密度大于10A/dm2或氧化时间超过15min时,微弧氧化过程会出现熄弧阶段;膜层厚度随着电流密度的增加而呈现近似线性增加后趋于稳定的变化趋势;而随着占空比或者氧化时间的延长,膜层厚度则逐渐增大。     

成形工艺参数对触变成形AZ91D镁合金滑动磨损性能的影响

研究了模具温度、锭料加热温度和加热时间对触变成形AZ91D镁合金滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着模具温度的升高,合金的磨损率逐渐升高;随着锭料加热温度的升高,合金的磨损率先降低后升高;随着锭料加热时间的增加,合金的磨损率逐渐升高。不同的触变成形工艺参数对AZ91D镁合金的摩擦系数影响不大。     

AZ91D镁合金表面化学镀镍工艺的研究

研究了以NiSO4·6H2O为主盐在AZ91D镁合金表面进行化学镀镍及其电化学原理,比较了浸锌和不浸锌施镀对镀镍层的影响.结果表明AZ91D经过浸锌处理后施镀Ni-P层更容易沉积,通过二次浸锌后获得的化学镀镍层致密、平整,对镁合金基体有较好的保护作用.