微弧氧化技术在Al、Mg、Ti及其合金中的应用

综述了微弧氧化技术发展状况、机理及其影响因素.有色金属Al、Mg、Ti及其合金在工业中的地位越来越重要，而其耐蚀性、耐磨性及硬度等应用性能不理想一直束缚其发展.微弧氧化技术可以直接在有色金属Al、Mg、Ti及其合金表面原位生长陶瓷层，从而改善了其应用性能.介绍了微弧氧化技术在Al、Mg、Ti及其合金中的应用.      

镁/铝异种金属焊接的研究现状与展望

镁合金和铝合金(Mg合金和Al合金)都具有很多优良的特性,在现代工业中占有越来越重要的地位,实现Mg/Al异种金属的可靠焊接对于轻量化的发展具有重要意义。然而,在Mg/Al异种金属焊接过程中存在一些亟待解决的问题,例如Mg合金和Al合金易氧化、易形成气孔和连续分布的金属间化合物(IMCs)等严重影响接头性能。本文分析了Mg/Al异种金属的焊接性,回顾了Mg/Al异种金属焊接技术的研究进展,阐述了Mg-Al IMCs的改善和消除,并对Mg/Al异种金属焊接提出了展望。     

Al和Mg对锌合金镀液抗高温氧化性能的影响

制备8种不同Al、Mg含量的锌合金镀液,采用SEM、XRD等分析方法,研究Al和Mg元素对锌合金镀液表面氧化的影响。结果表明:Mg含量增加会加剧镀液表面的氧化,而Al含量增加会抑制镀液表面氧化;在Mg含量为0.5%的合金镀液中,当Al含量≥0.1%时,氧化膜层中出现混合氧化物MgAl_2O_4相,减少了氧化膜层中MgO的含量;Mg含量为0.5%的镀液中添加0.075%的Al,其镀层具有良好的耐高温氧化性。     

Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜的组织与结构

利用扫描电子显微镜、能谱分析仪等测试手段研究了Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜的组织与结构。结果表明:Mg9Al3Ca镁合金表面再生氧化膜平整、致密,厚度约为2.5μm,主要是由CaO、Al2O3、MgO、Mg2Ca和Mg17Al12等化合物组成。     

Mg_2Si热电材料微波固相合成研究

为了解决传统方法制备Mg2X(X=Si、Ge、Sn)基热电材料过程中带来Mg的氧化,挥发等问题,引进微波低温固相反应法,成功合成了Mg2Si粉体,用XRD分析手段对合成的粉体物相进行了表征,并系统研究了合成工艺对粉体制备的影响。结果表明:通过采用合适的加热工艺制度可以抑制Mg氧化;控制Mg过量可以补偿Mg的挥发;本实验条件下,当Mg过量0.0125mol、加热功率在2.5kW(853K)下保温30min时,可以得到单相Mg2Si热电化合物粉体。     

ZAlSi12Cu2Mg1微弧氧化陶瓷膜层形成过程研究

通过控制微弧氧化时间,研究了ZAlSi12Cu2Mg1在不同氧化时间下膜层的生长过程,分析了氧化过程中正向电流密度、膜层厚度的变化.结果表明微弧氧化阶段又分为氧化过渡阶段和氧化烧结阶段.氧化过渡阶段陶瓷层以向外生长为主;生成Al2O3非晶氧化物;氧化烧结阶段膜层以向内生长为主,此阶段膜层生长速率最快,生成Al2O3晶体和莫来石.氧化烧结阶段对陶瓷膜层的形成起重要作用,对氧化烧结阶段的控制可直接影响膜层的厚度以及膜层中Al2O3晶体含量.     

Thermal Reactivity of Nanostructure Al0.8Mg0.2 Alloy Powder Used in Thermites

采用双向球磨法,通过控制球磨时间和助磨剂的添加量,制备了具有纳米级晶粒度的Al-Mg合金,该合金很有希望应用为冲击引发含能材料中的固体燃料。结构表征表明,机械合金化处理后得到的 Al0.8Mg0.2呈粒状,且其表面存在大量尺寸约为15～30nm的纳米结构。另外,球磨后材料的晶粒度从原料Al的>100nm降低到Al0.8Mg0.2的 22.7 nm。热分析结果表明,Al0.8Mg0.2合金粒子具有很高的热反应活性。在空气中,Al0.8Mg0.2合金于熔化前就发生了明显的氧化还原反应,而这种固-气相反应在原料 Al 的 DSC 图谱中却没有出现,且Al0.8Mg0.2-O2体系的高温反应放热峰较Al-O2体系提前了33 ℃。从TG 图谱中可以看出,当加热温度达到1100 ℃后,有69.13%的 Al0.8Mg0.2被空气中的 O2氧化,而在相同的条件下原料 Al 只有 15.52%被氧化,可见原料 Al 的氧化效率远低于Al0.8Mg0.2。另外,对于Al0.8Mg0.2-Fe2O3铝热体系,其在合金熔化前也发生了显著的固-固相反应,该反应的活化能比随后的液-固相反应降低了331.664 kJ.mol-1,这表明由 Al-Mg 合金组成的铝热剂应具有优异的点火性能。     

铝热剂用纳米结构Al_(0.8)Mg_(0.2)合金粉末的反应活性(英文)

采用双向球磨法,通过控制球磨时间和助磨剂的添加量,制备了具有纳米级晶粒度的Al-Mg合金,该合金很有希望应用为冲击引发含能材料中的固体燃料。结构表征表明,机械合金化处理后得到的 Al0.8Mg0.2呈粒状,且其表面存在大量尺寸约为15～30nm的纳米结构。另外,球磨后材料的晶粒度从原料Al的100nm降低到Al0.8Mg0.2的 22.7 nm。热分析结果表明,Al0.8Mg0.2合金粒子具有很高的热反应活性。在空气中,Al0.8Mg0.2合金于熔化前就发生了明显的氧化还原反应,而这种固-气相反应在原料 Al 的 DSC 图谱中却没有出现,且Al0.8Mg0.2-O2体系的高温反应放热峰较Al-O2体系提前了33 ℃。从TG 图谱中可以看出,当加热温度达到1100 ℃后,有69.13%的 Al0.8Mg0.2被空气中的 O2氧化,而在相同的条件下原料 Al 只有 15.52%被氧化,可见原料 Al 的氧化效率远低于Al0.8Mg0.2。另外,对于Al0.8Mg0.2-Fe2O3铝热体系,其在合金熔化前也发生了显著的固-固相反应,该反应的活化能比随后的液-固相反应降低了331.664 kJ.mol-1,这表明由 Al-Mg 合金组成的铝热剂应具有优异的点火性能。     

Zn元素对直接氮化法制备AlN粉体的影响

为解决直接氮化法制备AlN粉体过程中存在的问题,采用具有高饱和蒸气压的Zn元素作为原料铝合金的合金元素,研究了Zn元素对Al-Zn以及Al-Mg-Zn合金直接氮化制备AlN粉体的影响。结果表明:Zn元素的挥发可以在反应初期破坏合金熔体氮化形成的氮化膜,避免熔体结块,提高转化率;另一方面,试验及热力学分析表明Zn元素的脱氧作用较差,而Mg元素可以在氮化过程中脱去气氛中的氧,避免Al2O3的形成。因此,采用Al-Mg-Zn三元合金进行直接氮化能够得到低含氧量、低金属杂质残留的纯相AlN。     

含稀土元素的Mg-Al合金在NaCl溶液中腐蚀产物膜的研究

利用多种表面分析手段比较研究了纯Mg和Mg-8Al、Mg-8Al-RE等镁铝合金在Mg(OH)2饱和的3．5％NaCl溶液中的腐蚀产物膜的形貌及结构。发现Al元素的加入使镁合金表面形成含Mg、Al的复杂氧化物，有利于提高镁合金耐腐蚀性，稀土元素RE的加入有利于提高Al元素在氧化膜中的含量，形成具有三层结构的产物膜，进一步提高了Mg-Al合金的耐腐蚀性。     

管式反应法制备Mg_2Sn基热电材料及其性能研究

采用Mg H2代替单质Mg粉与Sn粉进行固相反应制备Mg2Sn基热电材料,有效地避免了Mg单质的挥发和氧化。在300~750 K的温度区间内对其热电性能进行了测试、分析,并与文献中报道的Mg2Sn热电性能进行了对比。结果表明,所有试样在整个测温区间均显示出n型掺杂,并且随着温度的升高,呈现逐渐向p型转变的变化趋势。掺杂Y后Mg2Sn试样的Seebeck系数有所提高,综合电性能比文献报道提高了40%,并且在350 K时获得最大的ZT值(0.033),是文献报道的Mg2Sn的ZT值(0.013)的近3倍。     

镁合金微弧氧化工艺参数研究

镁合金是目前最轻的金属,它可以部分替代一些钢铁材料来实现材料的轻量化。而且镁合金具有比强度、比刚度较高,减震性、减噪性、加工性较好等优点,市场对它的需求量也越来越大。但是镁合金的电位很低,易与其他金属发生电偶腐蚀,利用微弧氧化可在镁合金表面制得一层综合性能较好、类似陶瓷层的一种膜层,可大大提高镁合金的耐蚀性、耐磨性及耐高温性,因此微弧氧化技术在镁合金表面处理上得到了较快发展。对此,首先介绍了微弧氧化机理的研究现状,总结了微弧氧化过程的几个主要阶段及其主要作用;其次,重点概述了影响镁合金微弧氧化陶瓷膜制备工艺的主要因素,特别是电参数、电解液及氧化时间等对膜层结构、形貌及性能的影响;最后提出目前镁合金微弧氧化工艺存在的几个主要问题,并对其解决办法及应用前景进行了展望。     

变形镁合金表面改性的新技术

简述了对变形镁合金进行改性的必要性。对变形镁合金进行表面改性的方法包括激光熔敷、热喷涂、电化学方法、转化膜、液相/气相沉积、涂装和离子注入。对变形镁合金表面的热喷涂包括火焰喷涂和等离子喷涂;电化学方法包括微弧氧化和阳极氧化法;制备转化膜的方法包括化学镀、磷化和溶胶—凝胶法;离子注入包括高温金属离子注入和等离子体注入。指出应该加强对实际的变形镁合金构件的表面改性技术的开发,尤其是对试样研究较多的微弧氧化法、阳极氧化法和磷化。     

医用镁合金微弧氧化涂层制备及降解行为研究进展

近年来，镁合金作为“可降解医用金属材料”越来越受到研究人员的青睐。然而，镁合金的腐蚀降解较快导致的力学衰减显著、材料与骨愈合的适配性减弱是当前限制其临床应用的瓶颈性问题。微弧氧化作为一种有效的减缓镁合金降解速率措施，具有工艺简单、成膜效率高、膜层整体综合性能优异等优点，实现了降解速度可调控与改善生物相容性双重功能。本文主要从微弧氧化（MAO）涂层形成机制及膜层降解机理出发，综述了生物医用镁合金微弧氧化涂层研究进展；详细阐述了微弧氧化涂层镁合金的膜层形成/破裂机制；系统地归纳了微弧氧化工艺参数和涂层降解性能、生物相容性的本质联系；揭示了自封孔型氧化膜的生长机制、封孔物质的沉积过程及其保留在微孔内的原因；概述了复合表面处理技术的膜层物相特征及仿生溶液环境下降解行为规律。最后，展望了医用镁合金微弧氧化涂层的未来发展方向。     

Overall micro-arc oxidation treatment for AZ31B–6061 magnesium–aluminium dissimilar metal connecting parts

The magnesium–aluminium connecting parts are important application form for lightweight structural materials. But the conductive connect of magnesium and aluminium will cause serious galvanic corrosion problems. Therefore, the overall corrosion protective treatment is necessary. A ceramic coating was prepared via overall micro-arc oxidation to wrap the magnesium–aluminium connecting part integrally. The surface morphologies and compositions of the coatings were analysed by scanning electron microscopy and X-ray energy dispersive spectroscopy. The corrosion behaviour of the coatings was investigated with potentiodynamic polarisation tests in 3.5?wt-% NaCl solution. The growth process of ceramic coating on aluminium and magnesium surface was investigated, which showed the micro-arc oxidation reaction priority and the balanced growth process of ceramic coating under unbalanced micro-arc distribution. The results demonstrated that the overall micro-arc oxidation treatment improved the corrosion resistance and reduced the corrosion potential difference of each metal of magnesium–aluminium connecting part.     

铜钴镍离子对镁合金微弧氧化膜的影响

目的提高镁合金微弧氧化膜的耐蚀性。方法在Na_2SiO_3-NaOH-Na_2B_4O_7组成的电解液体系中,分别加入铜离子、钴离子和镍离子对AZ91D镁合金进行微弧氧化,研究离子种类和组成对膜层性能的影响。采用点滴实验测试膜层的耐蚀性,采用电化学工作站测试膜层的电化学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对微弧氧化膜层的表面形貌和元素组成进行分析。结果电解溶液中加入钴离子、铜离子、镍离子后,镁合金微弧氧化膜的耐腐蚀性能均有提高。其中铜离子的影响最大,加入1.5 g/L的铜离子后,镁合金微弧氧化膜的点滴时间提高了77.3 s,膜层耐腐蚀性能显著提高。电化学测试结果得出,不加金属离子的氧化膜的腐蚀电流密度为1.092×10~(-5) A/cm~2,腐蚀电位为-1.487 V;加入钴、铜、镍离子浓度分别为2、1.5、3 mol/L时,腐蚀电流密度分别为3.912×10~(-6)、6.027×10~(-6)、2.167×10~(-6) A/cm~2,腐蚀电位分别为-1.412、-0.832、-1.047 V;加入金属离子制得的微弧氧化膜的腐蚀电流密度均降低了1个数量级,腐蚀电位不同程度地正移,其中加入铜离子后腐蚀电位提高了0.655 V。加入金属离子后,陶瓷膜表面空隙和孔洞数量不同程度地变浅和减少,增加了膜层的致密性和均匀性。结论电解液中添加一定量的铜、钴、镍离子均能够提高AZ91D镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性,其中铜离子的效果最明显。     

镁合金表面改性技术现状研究

镁在自然界中含量丰富,在地壳金属元素中储量排名第三位,是最轻的金属结构材料之一.镁合金的密度为1.74 g/cm3,比强度高达134,兼具韧性好、减震性强、热容量低、压铸性能好以及切削加工性能优良等优点,在军工、航天航空以及汽车等领域上有广泛应用.由于镁的电负性极强,稳定性不好,易被腐蚀,因而需要对镁合金表面进行处理才能适应实际应用的要求.镁合金表面改性是改善镁及其合金耐蚀性、提高使用寿命、扩大应用领域的重要技术手段之一.综述了镁合金表面改性技术的研究现状,介绍了化学转化处理(化学氧化处理)、电镀和化学镀、阳极氧化和微弧氧化、激光表面处理、热喷涂以及有机涂层等方法 的原理、优点以及存在的问题,并简要介绍气相沉积、离子注入、达克罗涂层等表面改性技术,最后分析了镁合金表面改性的发展趋势,认为镁合金表面改性技术应朝着低污染、低成本、高效率、多技术复合的方向发展.     

镁合金表面处理技术的发展现状

介绍了镁合金的化学转化、阳极氧化、微弧氧化、有机物涂层、金属涂层等几种常用表面处理方法的原理、特点以及所得膜层的结构和耐蚀性能等。分析了镁合金表面处理技术未来的发展方向。     

铝、镁、钛基材料微弧氧化涂层摩擦学性能研究进展

铝、镁、钛基材料作为最有代表性的阀金属具有比强度高、加工性能好、生物相容性优异等诸多特点,被广泛应用于航空航天、汽车、电子通信、医疗等各大行业。但铝、镁、钛基材料摩擦学性能普遍较差。本文综述了利用微弧氧化技术改善铝、镁、钛基材料摩擦学性能的理论基础和应用研究现状;总结了电解液体系、电参数和反应时间对微弧氧化涂层的表面形貌、成分、组织结构和摩擦磨损性能的影响;重点介绍了微弧氧化直接复合技术和二次复合技术;并对未来的应用和发展进行了展望。     

镁合金微弧氧化的研究现状

结合国内外镁合金微弧氧化机理的研究成果,重点介绍了镁合金微弧氧化的生长机理,利用光发射谱识别等离子体放电过程中的反应元素,并计算等离子体温度。对镁合金微弧氧化功能膜以及增强相对镁基复合材料微弧氧化陶瓷膜耐蚀性的影响作了简要介绍。概述了在镁合金微弧氧化过程中,不同体系的电解液各自具有的优缺点,及对陶瓷膜结构和性能产生的重要影响。添加剂可以提高电解液的导电性和稳定性,减小陶瓷膜的孔隙率。详细阐述了合金元素、电源类型、电参数和后处理封孔技术对镁合金陶瓷膜结构、形貌及性能的影响。基于镁合金微弧氧化技术的研究现状,对镁合金微弧氧化技术的研究方向进行了展望。