AZ91D压铸镁合金激光局部重熔区气孔的形成机制

为研究压铸镁合金熔焊过程气孔的形成机制,对厚度为6mm的AZ91D压铸镁合金进行激光局部重熔。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察母材组织和气孔形貌。利用粒径分析软件Nano measure 2.1测量气孔的尺寸,分析各类气孔的形成机制。结果表明:随激光功率的增大,熔合区气孔率增大;微观气孔内壁光滑、呈倒喇叭形,属于氢致气孔;粗大宏观气孔形状不规则,内壁粗糙,具有明显的金属冲涮痕迹,是遗传于母材预存的气缩孔,建立了重熔区气孔体积同熔池气泡体积内在关联的数学模型。     

压铸AZ91D镁合金母材气孔在重熔过程的遗传性研究

对压铸AZ91D镁合金进行CO₂激光局部重熔,采用OM和SEM观察了母材预存气孔和重熔区气孔特征,利用粒径分析软件Nano measure 1.2测量了气孔尺寸,着重研究了重熔区气孔同母材气孔的关联性.结果表明:压铸镁合金母材预存气孔在重熔过程表现出明显的遗传性;重熔区出现的微观气孔具有近圆形截面,内壁光滑,是氢致气孔;重熔区出现的宏观气孔呈蠕虫状,内壁存在气体通道,并具有明显的金属冲刷痕迹.分析认为,氢致气孔主要遗传于母材固溶的原子氢和存于压铸缺陷的分子氢,宏观气孔主要遗传于母材压铸过程卷入的气体.分析了两类气孔的形成机制,建立了母材预存气孔同重熔区宏观气孔内在关联的数学模型.     

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.     

AZ91D镁合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂层的性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了涂层的微观组织、显微硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后涂层组织致密均匀,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层显微硬度约为基体的2.2倍,由于晶粒细化和硬质相的存在耐磨性较基体明显提高,重熔层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

AZ91D压铸镁合金微弧氧化的工艺研究

为了探索AZ91D压铸镁合金微弧氧化的工艺,研究了两种电解液体系中,恒电流时膜层生长动力学规律.分析了恒定电流密度值的大小、电源脉冲频率以及在溶液中添加NaF对膜层生长速率、表面粗糙度的影响.结果表明:电流密度越大,AZ91D压铸铁合金饭弧氧化膜层的生长速率越快,同时膜层表面粗糙度也会相应增大;频率越高膜层表面粗糙度越小,但频率的变化几乎对膜层的生长速率不产生影响;在溶液中添加NaF,可以明显地提高膜层的生长速率并降低膜层的表面粗糙度.     

AZ91D压铸镁合金微弧氧化膜层的显微硬度分析

为了研究压铸镁合金AZ91D微弧氧化膜层显微硬度,在三种溶液及不同电参数条件下制备了微弧氧化膜层,分析了脉冲频率、占空比、电压、溶液成分及其电导率等参数对膜层显微硬度的影响.试验结果表明,镁合金微弧氧化处理可使其表面硬度大幅提高.锆盐溶液处理膜层的显微硬度高,与膜层相组成中含有ZrO2陶瓷有关.电源脉冲频率、占空比、电压、处理时间参数的增加,都使镁合金微弧氧化膜层的显微硬度增加.在一定范围内增加溶液的电导率,可使膜层的显微硬度提高.     

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。     

压铸AZ91D镁合金TIG重熔区气孔内气体的本质及来源

以钨极氩弧(TIG)为加热热源,对压铸AZ91D镁合金进行表面局部重熔试验,研究了重熔区气孔内气体的本质及来源。结果表明:压铸镁合金母材特性是造成重熔区多气孔的主要原因,气孔内气体元素主要为N和H,其中N元素来自于空气中的N_2,H元素来自于镁合金压铸过程中熔剂中的水分、金属表面吸附的潮气以及金属腐蚀带入的水分。另外,电流较大时,重熔区域气孔问题更严重。     

电解液中的稀土对AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷层的影响

在硅酸盐碱性电解液中加入稀土Ce和Y的络合物[RECit],利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备了陶瓷层,研究了稀土在陶瓷层中的分布,稀土对陶瓷层厚度、孔隙率、表面形貌、陶瓷层相组成以及耐磨和耐蚀性能的影响.研究结果表明,以络合物形式加入到电解液中的稀土可以进入镁合金微弧氧化陶瓷层,能使陶瓷层变得致密,孔隙率减小、MgO与Mg2SiO4的比例提高,表面更加光滑,但使陶瓷层的厚度减小.电解液中稀土元素的加入,对改善镁合金微弧氧化陶瓷层的耐磨及耐蚀性能有明显作用,稀土络合物的适宜加入量约为0.0035 mol/L.     

NaVO_3对AZ91D镁合金微弧氧化膜的影响

对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理,获得了棕黄色的陶瓷氧化膜层,并研究了不同质量溶度的NaVO3对微弧氧化膜颜色、结构和性能的影响。结果表明,微弧氧化膜层的生长速率随着NaVO3质量溶度的增加逐渐增大,耐蚀性呈先增大后减小的趋势,同时膜层颜色也逐渐变深,但是过量NaVO3的加入不利于反应成膜。EPMA分析表明膜层主要含有Mg、Al、V、O和少量P元素,但含P物相在XRD分析中并没有被检测到,应归因于膜层中P元素含量较少和生成的膜层较薄,使得含P物相在膜层中的沉积量较少。     

AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成的研究

采用自制的恒流非对称方波电源用微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备了耐腐蚀陶瓷膜,通过微观分析手段对微弧氧化膜的截面特征、元素成分分布及表面膜的相组成进行了分析,研究了微弧氧化工艺参数对膜层表面形貌、微观结构与组成等的影响.结果表明,提高电流密度会造成组织疏松微孔孔径增大;硅酸盐溶液中微弧氧化制得的陶瓷膜优于铝酸盐溶液.而且电解液中的离子可参与成膜反应,硅酸盐溶液体系镁合金微弧氧化陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,铝酸盐溶液体系微弧氧化膜层主要由MgAl_2O_4相组成.     

镁合金微弧氧化陶瓷层形成及生长过程的研究

研究了MB8镁合金在硅酸盐溶液体系中微弧氧化陶瓷层形成及生长过程的形貌特征。结果表明：整个过程可分为3个阶段,即阳极沉积阶段、微弧阶段和局部弧光阶段。阳极沉积阶段是在阳极表面发生团絮氧化膜沉积与扩展的过程。微弧阶段是前期缺陷减少与消失并形成均匀膜层表面的过程,陶瓷层表面微孔孔径较小,膜层均匀致密。局部弧光阶段形成的放电微孔孔径较大,陶瓷层比较疏松。     

影响AZ91D镁合金微弧氧化热损耗率和膜层质量的因素

测量并分析了电解液中NaOH的质量密度、电源频率和反应时间对AZ91D镁合金微弧氧化过程中热损耗率、成膜速率和致密度的影响和作用机理。试验结果表明,在NaOH的质量浓度为2.0g@L、频率为500Hz、反应时间为20min时,分别能使热损耗率降低到8.65%、5.34%、8.63%,且以上各参数值对应的膜层质量能达到最好。     

AZ91D镁合金微弧氧化膜微观形貌及形成过程研究

采用扫描电镜和金相显微镜系统研究了系列电压下AZ91D镁合金的表面氧化膜形成过程,讨论了微弧氧化膜层形成规律及成膜机制。结果表明:在试验电压范围内,微弧氧化起弧过程可以分为3个阶段:第1阶段为局部腐蚀与氧化相互竞争阶段,在表面缺陷处首先开始腐蚀,形成疏松的氧化膜,同时伴随水的电解过程;第2阶段为微区放电阶段,表面整体被氧化,形成少量孔洞的较致密氧化膜层,水的电解过程加剧;第3阶段为弧光放电阶段,氧化剧烈,膜层在电弧作用下击穿形成连通的孔洞,且孔洞直径和数量增加。     

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。     

低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织形成机理研究

在不同凝固阶段合金的半固态组织和脉冲电流热效应的实验研究基础上,探讨了低压脉冲电流下AZ91D镁合金半固态组织的形成机制。结果表明:在合金的液相线以下开始脉冲放电,二次枝晶臂分离需要较长的时间,一次枝晶臂难以球化;从合金的液相线以上开始脉冲放电,不会析出粗大的枝晶,二次枝晶臂分离比较容易。脉冲电流降低了半固态合金的冷却速度,同时造成了合金熔体强烈的温度起伏;随着脉冲电压的增加,半固态合金的冷却速度逐渐减小,熔体的瞬时平均温升逐渐增加。初始形核率的提高和二次枝晶臂的根部熔断是低压脉冲电流下球状或颗粒状初生α-Mg形成的重要机制。     

影响AZ91D镁合金微弧氧化热损耗率的因素

测量并分析了电解液中NaOH的浓度、电源频率和反应时间对AZ91D镁合金微弧氧化过程中溶液单位发热量和热损耗率的影响,提出了降低电解液热损耗率的技术途径。结果表明,控制NaOH的浓度在2.0 g/L以内、适当降低电源频率、反应时间在20~25 min之内可以显著降低热损耗率。     

二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化封孔的影响

目的提高镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性。方法在锆盐体系电解液中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,通过调节二次电压对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,采用XRD、SEM和电化学测试分别对微弧氧化膜层的物相、表面形貌和耐蚀性进行了研究。结果二次电压对膜层的相成分没有影响,主要相组成为MgO、MgF_2、ZrO_2、Mg_2Zr_5O_(12)。随着二次电压的升高,膜层表面放电微孔孔径先减小后增大,孔隙率先降低后升高。与没有二次电压相比,施加二次电压的腐蚀电流降低2~3个数量级,极化电阻升高1~2个数量级,耐蚀性明显提高,且当二次电压为160 V时,膜层的极化电阻最高,耐蚀性最好。结论二次电压能够对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的孔隙进行封闭,进而阻止腐蚀液通过微孔进入基体,提高膜层的耐蚀性。     

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。