AZ91D镁合金等离子束重熔与熔覆层组织特征及其性能研究

论文摘要

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性能好、抗电磁干扰屏障能力强以及易于机械加工等优点,在航空航天、汽车、电子等领域有广泛的应用前景。本文针对镁合金的强度和硬度低,抗磨损和耐腐蚀性能差的应用难题,采用等离了束表面改性处理。首先,研究了重熔层的微观组织结构与性能；其次,在AZ91D镁合金表面成功制备了TiB2-Al2O3熔覆涂层；最后,研究了添加A1元素对TiB2-Al2O3熔覆层组织与性能的影响。通过扫描电镜、X射线衍射仪和电子探针对镁合金重熔层和熔覆层的组织结构进行了分析,运用显微硬度计、磨损试验机和电化学工作站系统的研究了重熔层和熔覆层的磨损和腐蚀行为。研究结果表明,AZ91D镁合金表面进行等离子重熔处理后,重熔层组织发生了晶粒细化；镁合金基体和重熔层的物相主要由α-Mg和β-Mg17Al12组成,但重熔层中β-Mg17Al12的含量高于基体的含量；重熔层的显微硬度（105-125 HV0.1）明显高于基体的显微硬度（60-70 HVo.1）；重熔层的耐磨性和耐蚀性大大提高。等离子熔覆TiB2-Al2O3复相陶瓷涂层,熔覆层的顶部比较致密,底部呈团状显微结构的烧结体,熔覆层的物相主要由TiB2、Al2O3和α-Mg组成,说明复相陶瓷和镁合金之间没有发生冶金反应；但熔融的镁渗入到熔覆层中,形成了良好的物理结合。熔覆层的显微硬度值高达1600HVo.1,磨损失重是镁合金基体失重的10%,耐磨性大大增强。在TiB2-Al203复相陶瓷涂层中添加不同含量的A1元素,熔覆层的物相由TiB2、MgAl2O4、Mg、Al2O3组成,说明了Al+TiB2-Al2O3粉末与AZ91D镁合金基体之间发生了反应。熔覆层的组织由网状的镁铝金属间化合物和块状的陶瓷相组成,且随着铝含量的减少网状区域也在减少。熔覆层的显微硬度不均匀,陶瓷相的显微硬度值较高,而镁铝金属间化合物的显微硬度值较低。随着陶瓷相的增加,熔覆层的耐磨性增强,当陶瓷含量增加到一定程度时,耐磨性下降。熔覆层的耐蚀性能有所提高,腐蚀过程主要是腐蚀初期的均匀腐蚀和后期的点蚀,腐蚀的过程中出现了钝化区,熔覆层的电极电位比AZ91D镁合金的电极电位提高了0.25V。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金表面处理方法和研究现状
• 1.3 复相陶瓷材料
• 1.4 等离子束表面处理技术
• 1.5 研究思路及研究内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料与设备
• 2.2 试样的制备、观察和性能测试
• 3 AZ91D镁合金表面等离子重熔处理
• 3.1 重熔层的组织特征
• 3.2 重熔层的力学性能
• 3.3 重熔层的腐蚀行为
• 3.4 等离子束重熔的强化机理
• 3.5 小结
• 2-Al₂O₃涂层'>4 AZ91D镁合金表面等离子束熔覆TiB₂-Al₂O₃涂层
• 4.1 熔覆层的物相分析
• 4.2 熔覆层的组织结构分析
• 4.3 熔覆层磨损及腐蚀机理
• 4.4 小结
• 2-Al₂O₃熔覆层组织性能的影响'>5 Al元素对TiB₂-Al₂O₃熔覆层组织性能的影响
• 5.1 Al元素对熔覆层组织结构的影响
• 5.2 Al元素对熔覆层的硬度与磨损性能的影响
• 5.3 Al元素对熔覆层腐蚀性能的影响
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录