AZ31镁合金及纯钛强流脉冲电子束表面改性

论文摘要

以强流脉冲电子束为加工手段的表面改性技术得到迅速的发展。当高能电子束在很短的脉冲时间内将能量注入材料表面极薄的一层时,瞬间会发生加热、熔化,甚至汽化,以及随后的固化等过程,并伴随有动态应力产生,这些都有可能改变表面层的物理化学和机械性能。本文利用Nadezhda-2型强流脉冲电子束装置对镁合金AZ31和纯钛进行表面改性研究,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪对处理样品表面进行显微形貌和结构分析,并对电子束处理前后试样的耐磨性和耐蚀性进行对比研究,结果表明:AZ31镁合金:强流脉冲电子束处理后AZ31镁合金表面出现了典型的熔坑形貌,同时熔坑周围有应力波作用产生的褶痕。磨痕宽度变短,由原始样品的922μm减小到了658.67μm。耐磨性提高的主要原因是电子束快速凝固作用所产生的表层晶粒细化和固溶强化。自腐蚀电位由原始样品的-1540mV升高到-1231mV。由于电子束表面改性可导致表层镁、铝元素含量及分布形式发生变化;样品表层铝元素的升高是改善其腐蚀性能的主要原因。同时对AZ31镁合金表面进行强流脉冲电子束铝合金化处理后,磨痕宽度由原始样品的922μm减小到了513.7μm。样品抗5%NaCl腐蚀性能得到显著提高,自腐蚀电位由原始样品的-1540mV提高到了-934.4mV。由于表面铝的存在,形成致密的钝化膜,隔离基体,阳极溶解过程受到影响,镁的溶解速度降低。纯钛:强流脉冲电子束处理的纯钛表面有明显的熔坑形貌,表面的显微硬度值随脉冲次数增加而增大,由原始样品的154HK升高到275HK。与原始样品相比,处理后样品的耐腐蚀性和耐磨性都明显地提高。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电子束表面改性技术的简介
• 1.2 电子束表面改性处理的特点
• 1.3 电子束表面改性技术的分类
• 1.3.1 按电子束输出能量方式
• 1.3.2 按表面改性处理工艺
• 1.4 电子束表面改性技术的研究现状
• 1.5 电子束表面改性处理技术的应用实例
• 1.6 电子束表面改性技术目前存在的问题
• 1.7 本文主要研究内容
• 2 强流脉冲电子束设备
• 2.1 装置组成
• 2.2 工艺参数
• 2.3 微观表征
• 2.4 性能测试方法
• 3 AZ31 镁合金强流脉冲电子束表面改性
• 3.1 实验材料及参数
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验参数
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 AZ31 镁合金强流脉冲电子束后微观组织分析
• 3.2.2 强流脉冲处理前后XRD 分析
• 3.2.3 成分分析
• 3.2.4 磨损性能测试
• 3.2.5 腐蚀性能测试
• 3.3 本章小结
• 4 AZ31 镁合金表面强流脉冲电子束铝合金化研究
• 4.1 实验材料及参数
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验参数
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 AZ31 镁合金电子束铝合金化后微观组织分析
• 4.2.2 改性层物相分析
• 4.2.3 磨损性能测试
• 4.2.4 腐蚀性能测试
• 4.3 本章小结
• 5 纯钛强流脉冲电子束表面改性
• 5.1 实验材料及参数
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验参数
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 纯钛强流脉冲电子束后微观组织分析
• 5.2.2 电子束处理前后XRD 分析
• 5.2.3 电子束处理前后试样表面显微硬度分布
• 5.2.4 磨损性能测试
• 5.2.5 腐蚀性能测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集