AZ31鎂合金表面氣相沉積不銹鋼薄膜的實(shí)驗(yàn)研究

在鎂合金az31b表面通過預(yù)鍍鋅處理后采用無機(jī)熔鹽電沉積鋁錳合金.使用sem、edx和xrd分析鍍層的表面形貌、成分和組織,采用動(dòng)電位極化曲線及表面顯微硬度測量考察了鍍層對鎂合金耐蝕耐磨性的影響。結(jié)果表明,熔鹽成分、電流密度和熔體溫度等典型工藝參數(shù)對鋁錳合金鍍層的形貌、成分和組織都具有重要的影響,進(jìn)而影響了鍍層的耐蝕性。鎂合金電鍍鋁錳合金后,腐蝕電位有很大的提高,而腐蝕電流密度大幅度的下降;同時(shí)鋁錳合金鍍層表現(xiàn)出很高的硬度,顯著的提高了鎂合金的耐蝕耐磨性。

針對az31鎂合金板材室溫沖壓成形較差的特點(diǎn),采用不同軋制溫度獲得鎂合金板材,使用半球形凸模脹形,繪制鎂合金室溫成形極限圖并分析軋制溫度對鎂合金板材組織和室溫成形能力的影響.發(fā)現(xiàn)az31鎂合金板材的成形性能不僅與晶粒尺寸有關(guān),還與晶粒取向有關(guān).基面織構(gòu)的減弱可明顯提高板材的脹形性能,在基面織構(gòu)強(qiáng)度相似的情況下,晶粒尺寸對板材的成形性能起決定性影響.

采用直流磁控濺射法在鎂合金上沉積鋁膜,在高真空下對鋁膜進(jìn)行加熱后處理.用x射線衍射儀(xrd)分析膜層為純鋁多晶態(tài),掃描電子顯微鏡(sem)觀察鋁膜晶粒細(xì)小.采用納米壓痕/劃痕儀對鋁膜的厚度、臨界附著力、硬度和彈性模量進(jìn)行了測試,并且用輝光放電光譜儀(gds)測試了鎂合金表面鋁膜的成分和性能隨薄膜深度的分布.結(jié)果表明,鋁膜的厚度隨后處理溫度的升高而降低,其表面硬度和彈性模量高于鎂合金基體并且隨深度增加而逐漸降低.鋁膜與鎂合金基體間存在一個(gè)過渡層,結(jié)合良好且表現(xiàn)出一定的彈塑性能,有利于鎂合金表面的防護(hù).

為進(jìn)一步提升常規(guī)浸涂硅烷膜的防護(hù)效果,采用電化學(xué)輔助技術(shù)在az91d鎂合金表面沉積了γ-氨丙基三乙氧基硅烷膜,通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了沉積電位和沉積時(shí)間等電沉積的工藝參數(shù),借助點(diǎn)滴試驗(yàn)和e-t曲線評估了硅烷膜的耐蝕性能.結(jié)果表明:沉積電位對az91d鎂合金表面陰極輔助沉積硅烷膜耐蝕性的影響最為顯著,最優(yōu)電沉積工藝參數(shù)為沉積電位-1.0v、沉積時(shí)間15min;隨著沉積電位的負(fù)移和沉積時(shí)間的延長,硅烷膜的耐蝕能力均呈現(xiàn)先上升后下降的變化規(guī)律,電沉積硅烷膜對az91d鎂合金基體的防護(hù)能力明顯優(yōu)于常規(guī)浸涂硅烷膜.

試驗(yàn)研究了退火溫度對az31鎂合金擠壓棒組織和織構(gòu)的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)鎂合金擠壓后,初始強(qiáng)點(diǎn)織構(gòu)向(80°,90°,0°)面聚集,主要織構(gòu)組分強(qiáng)度提高。對熱擠壓后的az31鎂合金進(jìn)行退火,可以細(xì)化晶粒,使組織均勻,300℃退火時(shí)平均晶粒尺寸5μm為最小;隨著退火溫度的升高,形變織構(gòu)(80°,90°,0°)逐漸減弱,再結(jié)晶織構(gòu)(0°,90°,0°)和(90°,55°,0°)逐漸增強(qiáng),300℃退火之后二者均被弱化,400℃退火之后取向分布漫散度增大。

分析了az31鎂合金鑄軋板在200~400℃、4×10-4s-1變形條件下的空洞形核和長大機(jī)制。采用原位拉伸試驗(yàn)觀察空洞形核位置和長大過程。通過電子背散射衍射技術(shù)觀察了不同變形條件下az31鎂合金鑄軋板的晶界取向差。在低溫變形條件下,空洞尺寸較小,呈圓形;在高溫變形條件下,空洞在變形過程中被拉長,其尺寸較大?？斩词紫仍诰Ы缁蛉婢Ы缣幮魏酥箝L大。az31鎂合金鑄軋板中大角晶界相對分?jǐn)?shù)大于80%。尺寸小于2μm的空洞呈球形,其長大機(jī)制為擴(kuò)散控制長大機(jī)制。大尺寸空洞在變形過程中發(fā)生聚合,其長大機(jī)制受塑性和超塑性擴(kuò)散機(jī)制控制。

鎂合金的塑性成形性能差,因此如何實(shí)現(xiàn)鎂合金的塑性加工成形成為了一個(gè)新的技術(shù)難題。連續(xù)流變擠壓成形實(shí)現(xiàn)了鎂合金由高溫液態(tài)直接形成制品的過程,減少了工序,節(jié)約了能源。但是制品的上下表面易出現(xiàn)裂紋,出現(xiàn)裂紋的原因主要是金屬流動(dòng)速度不同。為了減小和消除裂紋,可采用潤滑劑、控制擠壓速度、增大模具的定徑帶長度等措施。

預(yù)處理對不銹鋼表面沉積類金剛石薄膜的影響

總結(jié)了國內(nèi)外鎂合金表面鋁化及其合金涂層研究現(xiàn)狀,分析了鎂合金表面鋁化及其涂層防護(hù)特點(diǎn),介紹了滲鋁法、磁控濺射法、冷噴涂和熱噴涂法制備研究鋁及其涂層的制備工藝及研究成果。

針對az31鎂合金材料,研究了在a-tig焊中單一成分的活性劑對焊縫成形的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,與無活性劑的焊縫相比,活性劑tio2、sio2、cr2o3、cdcl2和cacl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。鎂合金涂敷活性劑cdcl2后焊縫接頭的微觀組織與未涂敷時(shí)焊縫接頭的微觀組織沒有明顯區(qū)別,只是前者熱影響區(qū)稍寬。未涂敷活性劑和涂敷cdcl2的試樣硬度值分布相差不大。在az31鎂合金的焊接中,活性劑cdcl2的作用效果最好。

az31鎂合金薄板的交流鎢極氬弧焊——探討了氬弧焊工藝參數(shù)對鎂合金焊接接頭質(zhì)量的影響，采用金相顯微鏡，對az31鎂合金薄板tig焊接接頭進(jìn)行了微觀組織觀察、用x一射線衍射儀等分析測試手段對相組成和力學(xué)性能進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：焊接電流為40a和45a時(shí)，焊接...

在含氨基縮合物添加劑的處理溶液中制備了高耐蝕性散熱膜層。研究了熱膜層的沉積條件對散熱系數(shù)的影響。采用sem、eds對膜層的微觀形貌及性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,散熱膜層鈍化后能耐鹽霧實(shí)驗(yàn)320h以上,且膜層無裂紋。

利用冷噴涂表面處理技術(shù),將鋅鋁合金(za20)粉末噴涂到鎂合金(ak63)的表面。采用om,emp和edx等試驗(yàn)方法研究了冷噴涂層與鎂合金界面的微觀組織,并對冷噴涂前后試樣分別進(jìn)行了硬度試驗(yàn)、結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)、磨損試驗(yàn)及腐蝕試驗(yàn)。結(jié)果表明,基體與涂層之間未發(fā)生擴(kuò)散,界面處無裂紋、孔洞和分層等缺陷,結(jié)合良好;涂層的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體,是基體的近3倍;冷噴涂處理后的鎂合金無論是在干摩擦條件下還是在有潤滑油條件下都比基體鎂合金具有更好的耐磨性;經(jīng)冷噴涂處理后的試樣自腐蝕電位(-0.26v)遠(yuǎn)高于基體鎂合金(-1.62v),腐蝕電流比鎂合金低2～3個(gè)數(shù)量級,冷噴涂處理后試樣的耐蝕性好于基體鎂合金。

采用二次浸鍍鋅前處理,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了az31鎂合金環(huán)保型電鍍鋅配方和工藝參數(shù),得到最佳工藝條件為:8g/l氧化鋅,100g/l氫氧化鈉,6.0ml/ldep-ⅲ,4.0ml/lwbz-ⅲ,4g/l酒石酸鉀鈉,陰極電流密度2.5a/dm2,溫度15~75℃,時(shí)間10~30min。在上述工藝下獲得了均勻細(xì)致、對基體具有良好保護(hù)作用的鍍鋅層,顯著提高了鎂合金的耐腐蝕性和裝飾性。

az31鎂合金鎢極交流氬弧焊焊縫氣孔的研究——采用金相顯微鏡和掃描電鏡對az31鎂合金薄板在鎢極交流氬弧焊時(shí)產(chǎn)生的氣孔進(jìn)行了研究，分析了氣孔的形成原因，并提出了焊縫氣孔的防止措施。試驗(yàn)結(jié)果表明：焊前徹底清除母材坡口、表面和焊絲表面的油污及氧化膜，采用...

使用消失模鑄造方法在鎂合金表面制備了一層鋁合金化層,并對合金化層的金相組織、成分、相組成及腐蝕性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,當(dāng)真空度為0.08mpa,鋁粉粒度為150μm時(shí),鎂合金表面生成的鋁合金化層厚度為750μm,新相覆蓋率達(dá)到76.2%;合金化層呈菊花狀或網(wǎng)狀,與基體為冶金結(jié)合,其主要組成物相為mg17al12、mg和al;經(jīng)表面合金化后的鎂合金耐蝕性都有所提高,只有當(dāng)新相覆蓋率大于臨界值37.1%時(shí),鎂合金表面鋁合金化層才能起到防腐作用,且覆蓋率越高抗蝕性越好。

AZ31鎂合金TIG焊橫向十字接頭疲勞性能研究

為了研究az31鎂合金的焊接性,對az31鎂合金板進(jìn)行交流鎢極氬弧(tig)焊.試驗(yàn)采用x-射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、光學(xué)金相顯微鏡對試樣的焊縫顯微組織進(jìn)行分析,并對不同焊接電流下的試樣進(jìn)行抗拉強(qiáng)度和硬度測試.研究發(fā)現(xiàn):隨焊接電流的增加,焊縫成形變差,晶粒逐漸粗化,同時(shí)易產(chǎn)生氣孔和裂紋等缺陷,使接頭性能降低;焊縫區(qū)由基體α-mg和附集于晶界的β-al12mg17兩相組成.結(jié)果表明:焊接電流對az31鎂合金接頭的熔池形狀及焊接質(zhì)量有顯著的影響.

采用真空電弧離子鍍技術(shù),在醫(yī)用316l不銹鋼支架上沉積近等原子比的(fe/pd)n多層膜。用x射線衍射、掃描電鏡、電子能譜研究(fe/pd)n多層膜的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和成分,分析相的轉(zhuǎn)變。用ctcc-1數(shù)字磁通磁場測量儀測量樣品的磁性。結(jié)果表明:醫(yī)用316l不銹鋼支架表面磁性膜的最佳結(jié)構(gòu)為"pd/fe/pd",經(jīng)擴(kuò)散熱處理后,(fe/pd)n薄膜從fcc結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閒ct結(jié)構(gòu),薄膜均勻、致密、結(jié)合強(qiáng)度良好,有效磁場強(qiáng)度可達(dá)5×10-4t以上,有效磁性可維持6個(gè)月。

醫(yī)用316l不銹鋼植入物植入體內(nèi)后,體內(nèi)環(huán)境可導(dǎo)致其產(chǎn)生腐蝕和ni離子的析出。利用雙放電腔微波等離子體源全方位離子注入設(shè)備,采用等離子體源離子注入(plasmasourceionimplantation,psii)和等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(plasmaenhancedchemicalvapordeposition,pecvd)復(fù)合工藝在醫(yī)用316l不銹鋼表面沉積類金剛石薄膜,進(jìn)行表面改性,以提高其在模擬體液環(huán)境中的腐蝕阻抗。掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),薄膜由納米粒子構(gòu)成,膜層連續(xù)光滑。電化學(xué)腐蝕測試表明:采用psii+pecvd復(fù)合工藝制備的類金剛石薄膜與316l不銹鋼改性體系在(37±1)℃的troyde’s模擬體液中的自腐蝕電位約為120mv,體系的擊穿電位超過1.9v,與基體316l不銹鋼相比,其熱力學(xué)穩(wěn)定性與抗腐蝕性能得到增強(qiáng),改性效果優(yōu)于單獨(dú)的pecvd工藝。

綜述了鎂合金表面低溫熔鹽電鍍鋁的研究進(jìn)展,并介紹了低溫熔鹽電鍍鋁在鎂合金表面處理上的應(yīng)用前景。

介紹了鎂合金表面熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)及國內(nèi)外采用熱噴涂技術(shù)為鎂合金表面提供al涂層防護(hù)的研究現(xiàn)狀,指出了鎂合金表面熱噴涂技術(shù)獲得al涂層在防護(hù)中存在的不足,從噴涂工藝和噴涂材料的角度分析了鎂合金表面熱噴涂al涂層技術(shù)的發(fā)展趨勢,并提出了今后鎂合金表面熱噴涂al涂層防護(hù)工作需要解決的兩個(gè)主要問題:降低熱噴涂al涂層的孔隙率和從材料本身提高al涂層的耐磨防腐性能。