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《昆明理工大学》 2010年
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复合改性处理对AZ91镁合金表面结构和耐蚀性能的影响

林波  
【摘要】:为进一步提高AZ91镁合金表面耐磨抗蚀性能,在AZ91镁合金表面进行N、Cr、Ti、Al单离子注入、N+Cr、N+Ti、N+Al双离子注入和固溶时效(T6)+离子注入复合改性处理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、EDAX能谱分析、俄歇电子能谱(AES)、电化学测试系统、显微硬度测试和摩擦磨损试验等测试方法,研究了不同工艺对基体表面结构、耐蚀性能和力学性能的影响。 XRD分析结果表明,基体主要由α-Mg和β-Mg17Al12两种物相组成。N离子注入后,形成了少量AlN相,同时基本相的峰位和峰强发生了变化。Al离子注入后没有产生新相,而是在表面富集Al而使得β-Mg17Al12相析出。单注入Cr和Ti离子后,发现存在固溶的Cr和Ti影响了基体相的峰值。N+Cr、N+Ti和N+Al双离子注入后,在表面还生成了新相CrN、TiN、Ti2N、AIN。N、Al单离子注入复合改性物相组成和单离子注入试样类似,但相应的衍射峰位置和强度有所不同。N+Al双离子注入复合改性试样的表面层主要由α、β、AIN、MgAl2O4组成。 N+Cr双离子注入试样的扫描电镜(SEM)观察发现,注入后表面晶界和形貌都十分清晰,但没有理想的膜结构,说明注入元素对表面产生了明显的溅射作用。EDAX检测出表面不同位置均存在一定量的注入元素,表明离子注入除改变了基体表面结构外,还形成了均匀的改性层。T6+N+Al双离子注入复合改性试样的AES分析结果揭示出试样表面沿纵向分布主要有O、N、Al、Mg等元素,整个表面改性层深度达到130nm,外层为约30nm镁、铝、氧的化合物。 显微硬度测试结果表明,离子注入后试样的显微硬度均得到明显提高,特别是N离子注入镁合金基体效果最为显著。其显微硬度较基体提高了38.8%。摩擦磨损曲线显示离子注入后在基体表面形成了耐磨层而使得试样的摩擦系数明显降低,耐磨寿命也得到提高。最低摩擦系数0.18,最高耐磨寿命达到15min。 在3.5%NaCl饱和溶液中的腐蚀极化曲线表明,离子注入和复合改性后试样的自腐蚀电位、自腐蚀电流和极化电阻均发生了不同程度的改变。其中N+Ti双离子注入的自腐蚀电位提升效果最为明显,提高了117mV。基体经N+Al双离子注入复合改性处理后极化电阻分别为基体和固溶时效试样的21.7倍和9.1倍,腐蚀电流密度降为基体的1/10。相同腐蚀条件下,复合改性处理后腐蚀程度降低。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG174.44

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【参考文献】
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