收藏本站
《重庆大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

离子束处理铝合金的腐蚀和疲劳性能

李玉兰  
【摘要】: 铝合金的比强度高,在航空航天领域和其它工业领域得到了广泛的应用,但铝合金的表面硬度低,耐点蚀性能差,因此,对铝合金进行表面改性处理,提高耐腐蚀和耐磨损性能,具有十分重要的意义。 与传统的离子注入技术相比较,等离子增强离子束(plasma-enhanced ion beam)技术不但可以处理具有复杂几何形状的零件,而且将材料表面预处理/表面清洁和表面改性处理结合于单一步骤中,使得材料表面连续经历预处理(包括加热、除气、清洁)、快速加热熔化和冷却等过程,工艺简单,成本低廉。该技术不同于传统的离子注入,离子束轰击材料表面是用于沉积能量,而不改变材料的化学成分,是一种极有发展前景的材料表面改性技术。 本论文采用等离子增强高能离子束,对2024Al和7075Al两种常用的高强度铝合金试样进行表面改性处理,并与未处理合金试样进行比较,观察分析了离子束处理铝合金的表面形貌特征与微观结构变化,测定了合金的强度性能和弯曲疲劳性能,对离子束与合金表面相互作用机理进行了探讨;分析研究了离子束处理的2024铝合金和7075铝合金试样在腐蚀介质中的电化学行为,测定了合金的阳极极化曲线,确定其腐蚀电位和腐蚀电流密度;研究了离子束处理的2024铝合金和7075铝合金试样在腐蚀介质中的疲劳行为,重点研究了疲劳过程对合金电化学腐蚀性能的影响,预先腐蚀对合金疲劳性能的影响,离子束处理对合金腐蚀疲劳性能的影响,测定了合金试样的腐蚀疲劳寿命,并对铝合金腐蚀疲劳寿命的分析模型进行了分析探讨。 通过本论文的研究工作,得出以下的结论: 1、经离子束处理后,铝合金试样的表面形态发生了明显变化,形成了类似于锥形体(cones)、凹陷(depressions)、脊背(ridges)、沟壕(trenches)、小丘(blisters)和环形坑(craters)等形状的表面形貌特征。 2、离子束处理使试样表面发生熔化和急冷现象,在本研究中,Al合金试样发生表面熔化所需的最低能量密度为1.2—1.6J/cm~2,相应的离子束能量为200KeV,电流密度为60—80A/cm~2,脉冲持续时间为100纳秒(10~(-9)s)。 3、离子束处理对2024和7075铝合金试样的强度、延伸率、弯曲疲劳性能没有明显影响。 4、离子束处理使铝合金试样的耐腐蚀性能得到明显改善,离子束处理试样的腐蚀电流密度比未处理试样的要低得多。根据由腐蚀电流密度计算的各试样的相对腐蚀率数值,与未处理试样比较,离子束处理的2024铝合金试样的耐腐蚀性能 重庆大学博士学位论文 提高了56%一89%,7075铝合金试样的耐腐蚀性能提高了55%一78%。 5、预先对试样进行的疲劳试验将使阳极电流密度增大,包括经离子束处理的 试样和未经处理的试样,但经离子束处理试样的阳极电流密度明显低于未经处理 试样的阳极电流密度。 6、预先进行的浸泡腐蚀显著降低了试样的疲劳寿命,并使经离子束处理的试 样和未经处理的试样的疲劳性能发生了明显的差别。与未经预先腐蚀的试样相比 较,预先腐蚀使经过离子束处理的试样的疲劳寿命降低了30一40%,使未经处理 的试样的疲劳寿命降低了大约一个数量级。 7、与在大气环境下得到的试样疲劳性能相比较,试样的腐蚀疲劳性能显著降 低,甚至低于在预先腐蚀条件下得到的试样的疲劳寿命。对于2024铝合金,离子 束处理试样的腐蚀疲劳极限为1 16MPa,仅为大气环境下试样疲劳极限的46.4%。 而未经离子束处理的试样的腐蚀疲劳极限值将低于90MPa。对于7075铝合金,离 子束处理试样的腐蚀疲劳极限为146MPa,与大气环境下试样的疲劳极限比较,降 低了51.3%。而未经离子束处理的试样的腐蚀疲劳极限值将低于13OMPa。 8、腐蚀疲劳寿命试验表明,在一定的腐蚀介质环境中和一定的疲劳载荷情 况下,腐蚀疲劳过程分为两个阶段,第一阶段即为腐蚀疲劳裂纹的形成阶段,试 样阳极电流密度随应力循环次数的增加保持不变,腐蚀疲劳裂纹的形成是在腐蚀 介质和疲劳应力共同作用下发生局部腐蚀损伤的结果。腐蚀疲劳裂纹的形成寿命 可以近似地表示为临界应力循环次数Nc。第二阶段即为腐蚀疲劳裂纹的扩展阶段, 试样的阳极电流密度随着应力循环次数的增加而显著增大,腐蚀疲劳裂纹的扩展 速率可以用Paris关系式进行描述。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 余先涛,莫易敏;激光表面熔覆在机车受电弓滑板材料中的应用[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2005年04期
2 陈飞;周海;姚斌;陈晨;;铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能[J];机械工程材料;2007年06期
3 李青松;罗震;李中伟;张东文;;铝合金电阻点焊电极延寿技术的研究[J];电焊机;2009年07期
4 林刚;万贵根;黄安国;;铝合金激光熔覆技术的研究进展[J];热加工工艺;2010年10期
5 苏小红;孔小东;陈德斌;;硅酸钠对5083铝合金点蚀性能的影响研究[J];全面腐蚀控制;2010年10期
6 薛丽华;张学颖;吕坤;王永光;张建旗;;时间对2024铝合金表面铬酸盐转化膜耐蚀性的影响[J];内蒙古科技大学学报;2011年01期
7 陈艳芳;吴继龙;关鹏娜;林亚威;;搅拌速度对铝合金表面电镀Ni-SiC的影响[J];热加工工艺;2011年06期
8 杨汉民;向晖;刘浩文;欧忠文;;LaPO_4纳米粒子在铝合金表面的摩擦学性能[J];润滑与密封;2007年08期
9 王云芳;郭增昌;王汝敏;;铝合金表面复合硅烷化膜层的制备及分析[J];金属热处理;2007年09期
10 张圣麟;张明明;陈华辉;;铝合金的锌系磷化处理[J];金属热处理;2007年11期
11 李敏娇;张述林;王晓波;罗祎;廖燕飞;;铝合金无铬磷化技术的研究[J];有色金属加工;2008年01期
12 韩哲;熊金平;左禹;;铝合金表面化学氧化工艺的研究进展[J];电镀与精饰;2008年11期
13 关春龙;王春华;单英春;祁颖;;Na_2ZrF_6-KOH中微弧氧化2024铝合金陶瓷膜[J];稀有金属材料与工程;2008年S1期
14 胡敏英;时君伟;蔡金金;;铝合金表面吸收率对焊缝成型的影响[J];热加工工艺;2009年21期
15 王奇娟;赖小明;;铝合金和不锈钢低温软钎焊工艺试验[J];航天制造技术;2010年05期
16 ;一种强化铝合金表面的方法[J];铝加工;2011年04期
17 ;介绍两种铝银焊接的方法[J];机械工人.热加工;1978年03期
18 ;新技术与成果[J];中国金属通报;2000年31期
19 郭瑞光;杨杰;康娟;;铝合金表面钛酸盐化学转化膜研究[J];电镀与涂饰;2006年01期
20 蔡利芳;席明哲;张永忠;石力开;;铝合金激光表面改性技术研究进展[J];材料保护;2006年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 万善宏;张广安;王立平;薛群基;;铝合金表面沉积类金刚石复合薄膜的摩擦学性能[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年
2 刘万辉;刘文斌;鲍爱莲;;7N01铝合金表面微弧氧化陶瓷层制备与性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
3 魏航迅;裴兵;成善华;魏传颖;丁陈民;;铬磷化在铝弹尾电泳涂装生产中的应用[A];安徽省装备制造业发展论坛会论文集[C];2003年
4 刘昌星;;铝合金机油散热器钎焊工艺研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第1册)[C];1999年
5 朱建光;;船用铝合金的腐蚀特点及防腐对策[A];江海直达船舶驾驶技术与安全管理论文集[C];2008年
6 易爱华;李文芳;杜军;穆松林;;铝合金表面有色钛/锆转化膜的制备[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
7 梁工英;苏俊义;;激光熔覆层中非晶组织对铝合金摩擦学的影响[A];'99摩擦学表面工程学术会议论文集[C];1999年
8 张以忱;徐辉;郭元元;;氧化时间对铝合金表面微弧氧化膜层的影响[A];第八届全国真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2007年
9 陈飞;周海;陈晨;夏阳建;;铝合金表面陶瓷层耐磨性能[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
10 纪红;;铝及铝合金无铬处理技术进展[A];有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 潮起;15英寸也很轻薄[N];中国计算机报;2003年
2 ;长城 T2000[N];中国电脑教育报;2004年
3 ;长城T2000:“CEO的笔记本”[N];电脑商报;2003年
4 程远桦;重庆阿波罗纳米技术引发电镀革命[N];科技日报;2003年
5 但国李;小机器助您大收获[N];山西科技报;2003年
6 记者李想;科技延伸产业链——西洽会上的铝项目[N];中国有色金属报;2009年
7 高野敦;日本轻金属推出高硬度金属涂装技术[N];中国有色金属报;2004年
8 特约记者 郑培华 本报记者 龚后雨;森鹰构铸纯木窗品牌[N];中国房地产报;2005年
9 张香云;兴发铝业领衔起草国家标准规范行业发展[N];中国有色金属报;2010年
10 记者 李峰;兰州化学物理研究所获得两项发明专利[N];甘肃日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈廷益;6063铝合金表面着色锆(钛)无铬转化膜的成膜及其机理研究[D];华南理工大学;2011年
2 张军军;铝合金表面Ce-Mn转化膜常温制备及表征[D];华南理工大学;2010年
3 余先涛;铝合金表面激光熔覆Ni基合金及其摩擦学特性研究[D];武汉理工大学;2005年
4 余会成;6063铝合金三价铬化学转化膜的制备及性能研究[D];中南大学;2009年
5 辛铁柱;铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 李均明;铝合金微弧氧化陶瓷层的形成机制及其磨损性能[D];西安理工大学;2008年
7 吴振东;铝合金表面原位生长陶瓷膜及摩擦磨损与耐蚀研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 张正;飞行器用铝合金大气腐蚀的电化学检测研究[D];天津大学;2007年
9 王莉贤;铝合金高防护性阳极氧化复合膜及其原位偶合着色研究[D];上海大学;2013年
10 黄若双;铝合金及铜腐蚀的示差图像研究[D];厦门大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓杰;铝合金表面硅酸盐钝化技术研究[D];西安建筑科技大学;2010年
2 周丽霞;铝合金在汽车冷却液中的腐蚀机理与防护技术研究[D];上海电力学院;2013年
3 彭文才;铝合金在海水中的腐蚀性能研究[D];湖南大学;2010年
4 东尚波;铝合金5052海水介质腐蚀性研究[D];天津大学;2010年
5 赵国平;激光仿生耦合处理铝合金机械性能的研究[D];吉林大学;2013年
6 贾睿程;铝合金AA2024、AA6061和AA7075电化学腐蚀行为[D];内蒙古科技大学;2012年
7 周陈菊;铝合金表面硅化改性研究[D];浙江理工大学;2012年
8 石娇;铝合金表面“三防”涂层的制备及机理研究[D];沈阳工业大学;2011年
9 曾丝丝;铝合金表面钛—钨复合化学转化膜制备工艺及性能研究[D];大连交通大学;2010年
10 黄旋;铝合金环保型钝化技术及其与涂层的配套性研究[D];机械科学研究总院;2012年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978