镁合金表面铬掺杂类金刚石薄膜的制备与性能研究

本文利用阳极层离子束混合磁控溅射技术在AZ31镁合金表面制备了类金刚石涂层（DLC）和Cr掺杂DLC膜（Cr-DLC）,并利用Raman光谱、残余应力仪、划痕仪、摩擦磨损仪和电化学工作站等,对薄膜的碳结构、残余应力、结合力、摩擦学性能和耐腐蚀性进行了研究。结果表明：相比纯DLC膜,Cr-DLC膜具有较低的残余应力,较高的膜/基结合力。Cr-DLC膜能显著提高镁合金的抗摩擦磨损性能,但对改善镁合金耐腐蚀性能影响不大。     

AZ31B镁合金CO2气体激光熔凝的微观组织与磨损性能

以AZ31B镁合金为对象,对其进行CO2气体激光表面熔凝处理,采用金相观察、X射线衍射分析、硬度测试及摩擦磨损试验等手段,研究了激光熔凝层及原始镁合金的微观组织结构及磨损性能。激光功率P＝3 300 W,扫描速度v＝360 m/s时熔凝层是由α-Mg和β-Mg17Al12组成,且熔凝层的相含量比母材多。熔凝层的微观组织以树枝晶为主,枝晶组织发生了明显的细化。由于细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用,熔凝层的显微硬度提高了大约2倍。原始镁合金的磨损以磨粒磨损和氧化磨损为主,而熔凝层以磨粒磨损为主,熔凝层的耐磨损性能也得到了改善。     

金属板料激光冲击成形及其破裂行为研究

采用最大输出激光脉冲能量为12.5J的Thales Laser激光器,对比交叉轧制AZ31镁合金薄板和交叉冷轧钼带的激光冲击成形(LSF)特征,对其破裂行为和微观结构进行分析和探讨。结果表明:采用不同能量密度的激光束对镁合金薄板和钼带两种不同材料进行连续多次激光冲击,实现了其高应变速率冷成形。AZ31薄板和钼带LSF破裂均表现出厚度减薄形式,而钼带LSF过程中发现层裂现象,AZ31薄板LSF试样断口由韧性断裂和脆性断裂混合组成,而钼带LSF试样属于脆性断裂。此外,还讨论了两种金属板料的各向异性和应变速率对高能高应变速率LSF成形性能及其破裂行为的影响。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+Al2O3涂层研究

为了改善AZ91D镁合金的表面性能,试验利用3kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面上进行了激光熔覆Al+Al2O3涂层处理。熔覆后使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,测试了熔覆层的显微硬度及摩擦磨损性能。试验结果表明:熔覆层由Mg,Mg17Al12,Al2O3等相组成,表层微观结构主要是Mg和Al的亚共晶基体及其上弥散的Al2O3颗粒;熔覆层的平均显微硬度最高达到250HV0.05,明显高于基体AZ91D(70～80HV0.05);其磨损性能与基体相比也有了较大提高。     

WE43/Zn/1060异种金属搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

Mg/Al异种合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)存在相容性差、接头易形成脆性金属间化合物等问题,Zn作为中间层对改善接头中脆性金属间化合物的成分及含量有重要影响。以WE43稀土镁合金和1060铝合金为研究对象,选焊接进给速度为50 mm/min、转速为1 050 r/min、Zn夹层厚度为0.05 mm,进行异种合金搅拌摩擦焊试验。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、硬度及拉伸测试等对焊接后接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明：添加Zn后焊缝表面无宏观变形、裂纹等缺陷;接头形成细小的Mg-Zn脆性金属间化合物Al₅Mg₁₁Zn₄、Mg‐Zn,代替了无Zn接头中的Mg-Al脆性金属间化合物Al₃Mg₂、Al₁₂Mg₁₇,减少了Mg-Al脆性金属间化合物的生成,从而改善接头中脆性金属间化合物(IMC)的种类与数量,添加Zn的FSW接头静载拉伸断口为脆-韧混合断裂,代...     

镁合金表面冷喷涂316L/WC涂层的制备及摩擦学性能研究

采用冷喷涂工艺在AZ80镁合金表面制备316L和316L/WC-12Co两种涂层,利用SEM分析原始粉末形貌及涂层的显微组织,研究不同冷喷涂气体温度和压力对涂层沉积效率和孔隙率的影响,以及涂层的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出316L和316L/WC-12Co涂层;冷喷涂气体压力和温度对粉末沉积效率、涂层孔隙率有较大影响,气体压力和温度越高,粉末沉积效率越高,涂层孔隙率越低;冷喷涂316L和316L/WC-12Co涂层都可显著提高镁合金的耐磨性能,由于WC-12Co的加入,冷喷涂316L/WC-12Co涂层表现出更为优异的耐磨性能。     

镁合金的正挤压-扭转变形挤压力分析

计算分析镁合金正挤压-扭转复合变形的挤压力,对正挤压部分与扭转部分分别采用滑移线法和微元法计算变形时所需的挤压分力。并利用有限元模拟仿真获得不同扭转长度条件下的镁合金正挤压-扭转复合变形的挤压力,在此数据的基础上对两个挤压分力与总挤压力进行线性拟合计算,最终得出与实际较为吻合的总挤压力公式。     

AZ31B镁合金双弧焊接温度场及残余应力有限元分析

为获取AZ31B镁合金薄板非熔化极气体保护双弧焊(double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW)焊接残余应力场分布,用ANSYS软件对焊接过程进行数值模拟,探索焊前预热对镁合金残余应力的影响规律。建立双弧热源模型,通过热应力耦合法,先计算焊接温度场进而计算应力场。获得焊件残余应力的分布规律,沿着焊缝纵向残余应力最大值约为41 MPa,焊缝两端即起弧和熄弧处受较大横向压应力作用,最大值达55.6 MPa;采用盲孔法进行试验测量,测量结果与模拟结果一致。通过实测数据与模拟结果分析,表明镁合金DE-GMAW焊接残余应力的分布特点;镁合金焊前预热温度为100℃时,能够有效降低焊件的残余应力。     

镁合金腐蚀及防护研究新进展

镁合金是目前使用的最轻的金属材料,因其优良的物理和力学性能受到了广泛的关注。特别是高的比强度使其成为以减轻自重为目的的汽车和航空领域的理想金属材料。然而,镁合金的耐蚀性差成为阻碍镁合金推广应用的一个重要问题。综述了镁合金的腐蚀问题和目前国内外的几种镁合金防护方法的研究现状。提高镁合金耐蚀性的途径主要有:开发新的镁合金;采用快速凝固工艺;应用表面技术,如化学转化处理、阳极氧化、金属镀膜、激光表面改性、离子注入等表面处理技术等。