ZM5镁合金固态扩渗表面合金化改性处理及改性层的组织性能研究

摘要

该课题选择五号镁合金作为衬底材料,通过研究炉内加热固态扩散镁合金表面合金化工艺过程及原理;探索在有关加热工艺参数(加热温度、加热时间等)条件下,扩散合金粉组成对表面合金化层的组织组成、结构及性能(硬度、腐蚀、磨损)的影响;探讨形成固态扩渗层的工艺参数、固态扩渗层的组织结构、和耐蚀、耐磨性能之间的内在联系和影响规律;并对固态扩散表面合金化工艺进行优化.研究结果表明:(1)ZM5镁合金试样进行锌铝混合粉(ZnA150和ZnA127)热扩渗处理后,在试样的表层区域内形成了由Mg-Al-Zn金属间化合物区(A15Mg11Zn4、A16Mg10Zn)和Mg-A1-Zn固溶体区共同构成的扩渗层;(2)随着工艺条件的变化,扩渗层在组织形貌、组织组成、相结构等方面均随之改变,且存在着生成最佳扩渗层组织的工艺参数范围;(3)经96h盐水浸泡试验和其他相关电化学测量表明:与未扩渗处理的ZM5镁合金标样和阳极氧化试样相比,热扩渗处理使ZM5镁合金试样的耐蚀性能有较大幅度提高,表面改性层区域形成的连续分布的Mg-Al-Zn金属间化合物对抑制腐蚀速度是极为有利的;(4)显微硬度测试和磨损实验表明扩渗处理形成扩渗层的硬度比标样提高两倍,结合强度良好,耐磨性提高一倍以上;(5)最佳的的扩渗层(组织和耐蚀耐磨性能匹配较好)形成条件为:温度430度12小时(50粉系列)和温度410度8小时(27粉系列).

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1镁及其合金简介

1.1.1镁及其合金的历史

1.1.2镁及其合金的牌号

1.1.3镁及其合金的性能

1.2当今世界镁业格局

1.2.1镁矿产资源分布

1.2.2国外镁业现状

1.2.3国内镁业现状

1.3镁及其合金的应用

1.3.1在航空、航天及军工方面的应用

1.3.2在汽车制造业的应用

1.3.3在电子通讯业的应用

1.3.4应用的最新进展

1.4镁及其合金的表面处理

1.4.1电化学镀层技术

1.4.2转化涂层技术

1.4.3阳极氧化技术

1.4.4气相沉积技术

1.4.5有机涂层技术

小结

1.5本课题研究内容

1.5.1前期预研究工作

1.5.2本课题研究工作

2实验基本原理

2.1热扩渗技术的基本原理

2.1.1热扩渗技术简介

2.1.2热扩渗层形成的基本条件

2.1.3热扩渗层形成机理

2.1.4热扩渗速度的影响

2.1.5热扩渗层的组织特征

2.2镁合金腐蚀的基本原理

2.2.1腐蚀基本概念简介

2.2.2镁及其合金的腐蚀特性

2.3镁合金磨损的基本原理

2.3.1金属磨损的基本理论

2.3.2镁合金的磨损行为

3实验条件和方法

3.1材料

3.2实验过程

3.2.1入炉前准备

3.2.2试样制备过程

3.2.3 工艺参数的制定

3.3分析实验结果的手段与方法

3.3.1对热扩渗合金化程度的分析方法

3.3.2测试热扩渗层性能的方法

3.3.3实验测试的原则

4实验结果

4.1热扩渗层的显微组织结构分析结果

4.1.1 ZnAl50粉系列

4.1.2 ZnAl27粉系列

4.1.3扩渗层显微组织的形成规律

4.2热扩渗层的耐蚀性能测试结果

4.2.1 ZnAl50粉系列

4.2.2 ZnAl27粉系列

4.3磨损性能分析

4.3.1扩渗层的显微硬度分析结果

4.3.2扩渗层的二维磨损实验结果

4.3.3扩渗层的三维磨损实验结果

5实验结果分析与讨论

5.1关于扩渗组织结构的理论解释

5.1.1宏观上扩散层浓度分布的理论解释

5.1.2微观上扩渗层组织形貌分布的理论解释

5.1.3工艺参数对扩渗层的影响

5.1.4显微组织小结

5.2热扩渗层耐蚀性能的理论解释

5.2.1从电化学和化学成分的角度讲

5.2.2从组织形貌和腐蚀过程的角度讲

5.3热扩渗层耐磨性能的分析与探讨

5.3.1磨损的微观过程

5.3.2各试样的二体滑动磨损机理

5.3.3各试样的三体冲蚀磨损机理

6结论

致 谢

参考文献