氧化时间对MB8镁合金微弧氧化膜的影响
第27卷 第6期
2007年12月
航 空 材 料 学 报
J OURNA L O F A ERONAU T ICAL MAT ER I AL S
V o l 27,N o 6 D ecember 2007
氧化时间对MB8镁合金微弧氧化膜的影响
赵 晴, 胡 勇, 杜 楠
(南昌航空大学材料学院,南昌330063)
摘要:研究氧化时间对M B8镁合金氧化膜致密度、厚度和耐蚀性的影响,分析不同氧化时间膜层表面微观形貌、成分和结构的变化。结果表明,随微弧氧化时间的延长,氧化膜变厚变粗糙,氧化时间为10m i n 时,膜层腐蚀速率最低。微弧氧化初期膜层主要由立方结构的M gO 构成,随氧化时间的延长,斜方晶体结构的M g 2(S i O 4)和单斜晶体结构的M g (PO 3)2在膜层中的含量逐渐增加。关键词:镁合金;微弧氧化;耐蚀性;氧化时间
中图分类号:TG174 45 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2007)06-0055-04
收稿日期:2007-02-12;修订日期:2007-04-10
作者简介:赵晴(1957 ),女,教授,主要从事金属材料表面腐蚀与防护研究工作,(E m a il)z_haoq i ng @si na com 。
镁合金具有重量轻、储量丰富、比强度高、减震
性好等一系列优点,是理想的环保、节能材料,近年备受人们关注
[1,2]
。目前工业应用的镁合金大部分
是铸造镁合金,而变形镁合金经过挤压、扎制和锻造等工艺后具有比相同成分的铸造镁合金更高的力学性能。用变形镁合金制成的薄板、棒材、管材和型材具有更低成本、更高强度和延展性以及多样化的力学性能优点,因此具有广阔的应用前景。
阻碍变形镁合金在航空上广泛应用的关键是在大气中容易产生腐蚀,采用微弧氧化方法所得膜层与基体结合力强,可以大大提高耐蚀性
[3~5]
。目前
人们对变形镁微弧氧化膜的生长过程研究较少,有研究表明,膜层的缺陷随微弧氧化时间的增加而增多
[6]
,但氧化时间过短则膜层太薄,不能对镁合金
表面起到有效的保护作用。因此,本工作着重研究氧化时间与膜层结构及耐蚀性的关系,为M B8镁合金表面获得优良的微弧氧化膜提供依据。
1 试验方法
试验材料为M B8镁合金,化学成分(w %t ):M n 1 3~2 2,Zn 0 3,A l 0 2,C e 0 1~0 35,Cu 0 05,N i 0 07,余量为M g 。微弧氧化试样规格为50mm 30mm 1mm ,电解液为碱性硅酸盐-磷酸盐体系,试验采用自行研制的15k W 高频高压微弧氧化电源。
采用浸泡法测量膜层的腐蚀速率,浸泡温度为
(35 1) ,腐蚀介质为3 5%(w %t )的N a C l 溶液,实验周期为96h 。采用AUTOLAB 电化学工作站测量微弧氧化膜的极化曲线和交流阻抗,腐蚀介质为
3 5%N a C l 溶液,温度(25 1) ,测试面积1c m 2
,测量极化曲线的扫描速度10mV /s 。交流阻抗的测量条件为开路电位下施加振幅为5mV 的正弦波电位扰动,扫描频率10kH z~0 01H z 。氧化膜的表面微观形貌用QUANTA-200型扫描电镜观察。
2 结果与讨论
2 1 氧化时间对膜层厚度及腐蚀速率的影响 微弧氧化处理时间对氧化膜厚度的影响很大,随着氧化时间的增加,膜层厚度急剧增加。从图1可以看出,氧化时间10m i n 以内时,膜层腐蚀速率随时间的增加而降低,当处理时间达到15m i n 时,膜层在生长时形成的微孔变大,使耐蚀性降低,膜层的腐蚀速率随氧化时间的增加而变大。
图1 微弧氧化时间对膜层厚度及腐蚀速率的影响F ig 1 E ffects o f m icro -arc ox idation ti m e on th i ckness
and co rrosion rate o f the coati ng
航 空 材 料 学 报第27卷
2 2 氧化时间对膜层形貌及极化性能的影响 图2是M B8镁合金不同氧化时间膜层的表面微观形貌。图3是不同微弧氧化时间膜层的极化曲线。由图可知,微弧氧化膜由一个个 小山堆 和一个个小孔洞组成, 小山堆 之间存在少量细微颗粒和裂痕。微弧氧化5m i n 时,由于膜层较薄,微弧氧化起弧电压低,放电火花小,所以生成熔融物少,扩
散面积小,放电通道形成小孔洞周围冷却造成膜层表面有大量微孔和 小山堆 ,膜层腐蚀电流密度i corr 较大,为7 563 A /c m 2
。随着氧化时间延长,微弧氧化起弧电压升高,生成的熔融物增多,膜层厚度增大,膜层上孔洞和 小山堆 逐渐变少变大,氧化10m i n 后膜层致密度较好,膜层腐蚀电流密度降到1 952 A /c m 2
,
耐蚀性提高。
图2 微弧氧化时间对膜层表面形貌的影响
F i g 2 Effects o f m icro -arc ox i dation ti m e on surface m icro -topography o f t he coati ngs
(a)5m i n ;(b)10m i n ;(c)15m i n ;(d)20m i
n
图3 未经微弧氧化试样的极化曲线F i g 3 P olar izati on curve of b l ank sa mp le
氧化时间增至15m in 和20m i n ,微弧放电火花变得剧烈,放电通道变大,成膜时生成的大量熔融物堆积在放电通道口的周围,来不及全部扩散就被电解液冷却,膜层变粗糙。由于陶瓷膜的脆性较大,火花击穿陶瓷膜层产生的应力使周围的膜层出现裂痕并有相连的趋势。此外,熔融物快速凝固时热应力过大也会引起裂纹,并且随着氧化膜层厚度的增大
而增多
[6]
。膜层的腐蚀电流密度分别增大为
2 701 A /c m 2
和15 11 A /c m 2
,膜层耐蚀性下降。由表1可知,未经微弧氧化处理的镁合金腐蚀电流密度i corr 为107 6 A /c m 2
,腐蚀电流密度远高于经
过微弧氧化处理的镁合金。
图4为氧化膜层截面微观形貌,可以看出,微弧氧化膜由过渡层、致密层和多孔层组成,氧化膜与镁合金基材结合部的过渡层界面无明显裂痕,氧化膜结合力合格。
2 3 不同氧化时间膜层的交流阻抗
图6是经不同氧化时间的微弧氧化膜的交流阻抗。由膜层的E I S 图可知,镁合金在微弧氧化处理
10m i n 时膜层的容抗弧半径比处理时间为5m i n 和15m i n 时都要大,且处理10m i n 时膜层的阻抗模值也最大,所以镁合金试样经微弧氧化处理10m i n 时氧化膜的耐蚀性比处理时间为5m i n 或15m in 的要好。
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第6期氧化时间对M B8镁合金微弧氧化膜的影响
表1 不同微弧氧化时间膜层极化曲线拟合结果
T ab1e 1 F itti ng results o f po l a rizati on curve o f d iffe rent m icro -arc ox i dation ti m es
Curve i n F i g 5O x i dati on ti m es /m i n
i c orr / A c m -2
E co r r /V,SCE b c /V,SCE b a /V,SCE R p / 103 0
107.60-1.5670.1570.0700.196157.563-1.3900.2130.5338.7342101.952-1.4100.1080.20515.743152.701-1.3650.1600.43518.794
20
15.110
-1.510
0.267
0.062
1.
446
2 4 膜层生长过程的相结构
由图7可知,微弧氧化膜生长初期主要成分为M g O 相,氧化时间延长到15m in ,膜层中的M g 2
(Si O 4)相开始出现衍射峰。氧化时间延长到30m in 时,膜层中又出现M g (PO 3)2相的衍射峰,说明微弧氧化膜层中M g O,M g 2(S i O 4)和M g(PO 3)2三种物相的含量随着氧化时间的延长而增加,M g O 为立方晶体结构,M g 2(S i O 4)为斜方晶体结构,M g(PO 3)2为单斜晶体结构。膜层中M g 衍射峰出现过高的原因是由于X 射线穿透膜层后直达基材,随着氧化时间的延长,膜层厚度也增大,M g 的衍射峰逐渐减弱。此外,
膜层中还存在一些不定形相。
图7 微弧氧化膜层X 射线衍射谱F ig 7 XRD pattern of m i cro -arc ox i dati on coa ti ng
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3 结 论
(1)微弧氧化膜由过渡层、致密层和多孔层组成,氧化时间越长,膜层厚度越大,表面越粗糙。膜层浸泡实验、极化曲线和交流阻抗研究表明,氧化时间为10m i n时膜层耐蚀性较好,与基材结合紧密。
(2)XRD表明,微弧氧化膜初期,膜层主要由M g和立方结构的M g O物相组成,随着氧化时间的延长,膜层中先后出现M g2(Si O4)和M g(PO3)2两种相,其中M g2(Si O4)为斜方晶体结构,M g(PO3)2为单斜晶体结构。M g O,M g2(S i O4)和M g(PO3)2三种相随氧化时间的延长含量增加,M g含量减小。参考文献:
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Effects of Oxidati on T i m e onM icro-Arc Oxi dation Coating
ofMB8M agnesi u m Alloy
Z HAO Q i n g, HU Yong, DU Nan
(N anchang Institute of A eronauti ca l T echno l ogy,N anchang330063,Ch i na)
Abstrac t:The effects o f ox i dati on ti m e on the dens i ty,t h ickness and corrosion res i stance o f t he m i cro-arc ox i dati on coati ngs ofM B8 m agnesi u m all oy w ere i nvesti gated.T he changes o f the m icro-topography,component and structure o f the coati ngs w it h different ox i d-i zi ng per i ods we re ana l yzed.T he results s how t hat the coati ng thickness i ncreasesw ith the prolonged ox i dati on ti m e,but the coati ng sur-face ge ts rough.The co rrosion rate of the coa ting is lowestw hen the appropr i ate ox i dati on ti m e is10m i n.Initiall y t he content o f the m-i
cro-arc ox i dati on coati ng i s m a i n l y composed o f cubic structure M gO,w ith the ox ida tion ti m e pro l ong ed,both M g
2(S i O
4
)w it h o rt ho-
rho m bic cry sta l structure andM g(PO
3)
2
w ith m ono cli nic crystal structure i ncrease g radua lly i n the co ati ng.
K ey word s:m agnesi u m a lloy;m i cro-arc ox i dati on;corrosi on resistance;ox i dati on ti m e 58
镁合金微弧氧化综述
镁合金微弧氧化综述沈阳理工大学环境与化学工程学院
镁合金微弧氧化综述 摘要：简要介绍了国内外镁合金表面处理方法, 重点介绍了微弧氧化技术的发展现状、工艺和成膜性能。介绍了镁合金微弧氧化技术的发展，氧化膜形成的基本原理和生长规律，介绍了电解液体系对镁合金微弧氧化物陶瓷膜性能的影响对今后镁合金微弧氧化的发展趋势进行了展望。 关键词：镁合金；微弧氧化；氧化膜；腐蚀性；研究进展 引言： 镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金材料，具有比重小（密度1.74g/ cm3)、比强度和比刚度高、容易切削成型、导热导电性能好，以及良好的减震和电磁屏蔽性能已广泛应用在航空航天工业、电子通讯和汽车、笔记本电脑等行业中, 是一种较理想的现代工业结构材料。近年来，镁合金的用量在全球范围内的年增长率高达20% ，显示了极好的应用前景。然而，镁的电极电位很低（-2.36V ），在大多数介质环境中易受到腐蚀，因此镁合金的腐蚀问题制约了镁合金的广泛应用和产业化为了提高镁合金的抗腐蚀性能，科学工作者就防护技术进行了大量的研究，也提出了一些表面处理技术，如添加合金元素化学转化膜金属涂层和阳极氧化等。微弧氧化表面处理技术具有工艺简单效率高无污染，处理工件能力强等优点，因此，引起世界各国研究人员的关注。 1、微弧氧化原理 微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积。它是在Mg、Al、Ti 等有色金属表面原位生长陶瓷膜的一种新技术。微弧氧化（MAO）突破传统阳极氧化技术的限制，电压由工作区域引入到高压放电区，电压由几十伏迅速提高到几百伏，氧化电流由小电流发展到大电流，使工件表面产生火花放电、辉光甚至火花斑。采用该技术能在合金表面生长一层致密的氧化物陶瓷膜，该膜与基体结合力强、厚度可控制，并且处理工件尺寸变化小，极大改善了合金的耐磨损、耐腐蚀、抗热冲击及绝缘性能，在航空、航天、机械、电子以及生物材料等领域有广泛的应用前景。微弧氧化表面处理技术开始于20世纪70年代中期的前苏联，我国则在20世纪90年代开始该领域的研究。随着镁合金的开发与应用，镁合金的微弧氧化表面处理技术已成为镁合金表面处理研究的热点，是一种很有前途的镁合金表面处理技术。 2、微弧氧化技术的发展 20世纪30年代初期, Cunterschulzet 和Betz第一次报道了在高电场下, 浸在液体里的金属表面出现火花放电现象, 火花对氧化膜具有破坏作用。后来研究发现利用此现象也可生成氧化膜。该技术最初采用直流模式, 应用于镁合金的防腐上, 直到现在,镁合金火花放电阳极氧化技术仍在研究开发之中。从20世纪70年代到80年代末, 美、德、俄三国独立地发展该技术, 论文量不大, 进展也不大。进入90年代以来, 美、德、俄、日等国加快了微弧氧化技术的研究工作, 论文量增长较快, 但总数仍只有一二百篇, 研究结果也有局限性。总之, 目前该技术已引起许多研究者的关注, 正成为国际材料科学研究的热点之一, 其主要研究单位如表2所示[1]。 在世界范围内, 各研究单位工作各具特色, 各种电源模式同时并存, 目前俄罗斯在研
镁合金防腐蚀方案汇总
镁合金防腐蚀方案汇总 化学转化处理 镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。 传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。 有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。 化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。 阳极氧化 阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。 传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良
的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。 一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X 射线衍射相结构。 但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。 金属涂层 镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下： (1)镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力; (2)镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散; (3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的电化学特性，可能导致沉积不均匀; (4)镀层标准电位远高于镁合金基体，任何一处通孔都会增大腐蚀电流，引起严重的电化学腐蚀，而镁的电极电位很负，施镀时造成针孔的析氢很难避免; (5)镁合金铸件的致密性都不是很高，表面存在杂质，可能成为
镁合金表面化学镀镍
镁合金表面化学镀镍处理 摘要：本实验研究以硫酸镍为主盐的AZ91镁合金化学镀镍。选择适合的工艺流程、对实验材料进行化学镀镍处理、对化学镀镍层进行宏观或微观形貌观察、测量镀镍层的硬度、检验化学镀镍层的耐蚀性。实验表明，用该工艺能够在AZ91合金表面上生成化学镀镍层，镀层表面为胞状结构而且胞表面的晶界和缺陷较多，化学镀镍层较好地提高了镁合金的耐腐蚀性能，硬度有所提高。 关键词：AZ91D镁合金化学镀镍腐蚀性硬度 The chemical nickel plated of the surface of Magnesium alloy Abstract: The experimental study the nickel plating of Magnesium alloys of AZ91 that the sulfuric acid salt of nickel is the mainly electroless. Select the appropriate process, chemical nickel plating for experimental material, macro-or micro-morphology of electroless nickel deposits, measuring the hardness of nickel-plated, testing chemical corrosion resistance of nickel plating. Experiments show, we can generated plating layer on the surface of the AZ91 alloy with this technology, and the surface of the plating is the cell structure and there are more grain boundaries and defects on the cell surface ,the sulfuric processed chemical nickel plating layer is good to improve the magnesium alloy corrosion resistance, and the hardness is improved. Keywords: AZ91D magnesium alloy electroless nickel plating corrosive hardness t
镁合金使用寿命以及性能特点
如何提高镁合金的耐高温性能? 镁合金在汽车制造、航空工业等方面的应用要求具有一定的高温性能和抗蠕变性能，稀土镁合金(AE系列)能提高合金的高温强度和蠕变强度。研究表明，加入一定量的锡可改善合金的高温强度;加人硅可改善合金的蟠变强度;加人鳃可提高合金的高温(超过300℃)性能;加入银可提高合金的高温强度和蠕变强度。 在Mg-5Al-1 Zn-1 Si合金中加人0.5%(质量分数)的锑，使合金在150℃时的强度从168 MPa上升到178MPa,屈服强度也从81 MP。上升到90MPa，抗冲击韧性值从21J上升到30J。 稀土会使镁合金的室温性能变差，为此，加人一些短纤维、晶须、颗粒等复合材料，以改善合金的室温和高温性能。在Mg-/Li合金中加人一定的Mg0/Mg 2 Si颗粒，使合金的高温抗蠕变。性能在温度达210℃前得到显著改善，而且随着温度的升高，改善效果更为明显。 笔记本电脑和手机外壳等在一定的工作温度范围内，要求其尺寸稳定性(抗蠕变性能)要好。与现有的工程塑料相比，不会因环境改变而改变的镁基耐高温复合材料的性能优势可得到充分施展。镁基复合材料的制备方法主要有真空(或保护性气氛)浸渗法、粉末冶金法、薄膜冶金法、搅拌铸造法。 提高镁合金材料使用寿命有何技术措施? 镁是活泼的金属元素，标准电极电位为负值，且绝对值很大，导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，这阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势，限制了其应用范围。 镁合金腐蚀的直接原因是合金元素及杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相。镁合金的腐蚀形态有:电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀和丝状腐蚀以及高温氧化。镁合金发生电化学腐蚀与溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分及所处的环境有关。 为提高镁合金材料的使用寿命，应控制冶金因素以提高镁合金的耐腐蚀性，具体包括合金元素、杂质元素、相组成和微结构。表面处理技术的研究，如镁合金的化学转化处理、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化、金属镀层和物理气相沉积涂层技术等，为等离子技术提高镁合金的耐腐蚀性带来了新的生机。为改善镁合金的耐腐蚀性能，有人采用离子注人、激光退火和快速凝固新工艺，特点是使金属表面形成一层成分均匀的、无定形的表面结构膜。 采用高频感应对镁合金进行表面合金化处理的研究结果令人满意，通过对ZM5镁合金样品在4OkHz的高频感应炉加热处理后空冷到室温，与未经感应处理的样品相比，其耐腐蚀性能大幅度提高，表层组织相结构的变化可有效地抑制镁合金的整体腐蚀。 微弧氧化技术是另一种新型的金属表面处理技术，其原理是将材料置于电解质溶液中，利用高电流高电压的作用，在基体金属表面上生成一层基体金属氧化物陶瓷层，且致密无缺陷，以提高金属的防腐蚀性能。MB8镁合金的实验表明，微弧氧化陶瓷层厚度与提高耐腐蚀性能的关系不大，非晶态氧化镁陶瓷层的耐腐蚀性能优于晶态氧化镁陶瓷层。 镁基大块非晶合金有何特点? 非晶态合金具有良好的性能。传统的非晶态合金是高速急冷(冷速大于105K/s)条件下形成的，呈粉状、(纤维)丝状、薄带或薄膜(最大厚度不超过50μm)形态，使其应用受到限制。大块非晶是指在三维尺寸都大于1mm的合金块体。镁基大块非晶合金具有较好的力学性能和低密度，被认为是一种极具应用潜力的轻质高强度材料。有报道称，用水淬法能制备出直径 为12 mm的镁基大块非晶合金—Mg 65Y 10 Cr 15 Pd 5 。镁基大块非晶合金在373K的温度下，屈服应 力为550MPa;在室温下为822MPa,硬度为HV220。对镁基大块非晶合金Mg 80Y 10 Cu 10 。的试验发 现，其伸长率为7%。
镁合金疲劳性能的研究现状_高洪涛
镁合金疲劳性能的研究现状 高洪涛,吴国华,丁文江 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030) 摘要:针对近几年镁合金疲劳性能的研究进行总结,从冶金因素、形状因素、加载制度、介质和温度等方面考察对镁合金疲劳性能的影响。归纳提高镁合金抗疲劳性能的途径:热处理、滚压强化和喷丸处理等。提出对镁合金疲劳性能研究的展望。 关键词:镁合金;疲劳性能;影响因素;强化途径 中图分类号:TG146.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2003)04-0266-03 Review on the Fatigue Behavior of Magnesiu m Alloys GAO Hong-tao,W U Guo-hua,DI NG W en-jiang (Schoo l of M aterials Science and Engineering,Shang hai Jiaotong U niversity,Shang hai200030,China) A bstract:This report provides some of the results of magnesium alloy s studying,especially about its fatigue behavior, in recent years.The facto rs that influence the fatigue behavior of magnesium alloy s can be given from several aspects of metallurgy,form factor,loading system,medium and tem perature.The strengthening methods can be concluded in three aspects.One is heat treatment;the o ther tw o are roller burnishing and shot blasting.In addition,the prospect of fatigue behavio r observation on mag nesium alloy s is discussed. Key words:M ag nesium alloy;Fatigue behavior;Influencing factors;Strengthening approach 综合性能优良的镁合金已大量应用于航空航天、汽车、电子等领域[1]。据预测,从2001～2007年,镁合金铸件在汽车上的用量将以25%～30%速度递增[2]。 随着镁合金需求的急剧增加,对其性能要求也越来越高。本文总结近几年镁合金疲劳性能方面的研究,以及提高其性能的建议。 1 镁合金的疲劳与断裂 M g属于密排六方结构,此类金属的塑性变形取决于c/a(c为点阵的高,a为基面的边长),Mg的c/a=1.6235,略小于按原子为等径刚球模型计算出的轴比1.633。孪晶和疲劳变形与现存孪晶的结合是疲劳变形的主要形式,滑移带沿着孪晶带堆积的区域是一些常见的裂纹源。许多微裂纹是一些微空洞造成的。位错环集团是Mg典型的疲劳位错结构。 镁合金的疲劳断裂是由最大剪应力控制的,并且沿着最大剪应力方向扩展。它的解理断裂发生在高指数面上,并且裂纹的形态因孪晶和滑移而强烈变化着。镁合金疲劳断裂结构中也有一些韧窝特征,它们来源于加载过程中出现并长大直到在塑性应变和塑性断裂条件下联合起来的微空洞,在沉淀相-基体界面处结合力较小,沉淀相或者夹杂物的破碎、局部的应力集中 收稿日期:2003-02-17; 修订日期:2003-03-24 基金项目:国家863计划资助项目,编号:200233AA1100. 作者简介:高洪涛(1976- ),河南洛阳人,博士生.研究方向:镁合金的研究与开发.都可能形成一些微空洞。 2 影响镁合金疲劳性能的因素 2.1 冶金因素 微观组织对疲劳裂纹的萌生和扩展有很大的影响[3]。砂型铸造M g-Zn-Zr合金,不管是铸态还是热处理态,晶粒越粗大,疲劳强度越低。另外,第2相质点或颗粒也影响镁合金的疲劳行为,第2相的切变模量和第2相质点间的平均距离是影响疲劳裂纹扩展速率的重要参数。另外,在小的ΔK区域,镁合金位错密度越高,疲劳裂纹扩展速率就越低。 镁基复合材料的疲劳性能与断裂特征与其基体上增强颗粒和晶须的尺寸和形态关系密切[4],含20% SiC晶须的AZ91D镁基复合材料低周疲劳断裂后发现,由于晶须散乱的分布于基体之上,裂纹表面粗糙并且裂纹扩展路径看起来很弯曲。断裂组织观察表明疲劳断裂扩展区和最后断裂区没有明显区别,并且特征是解理断裂。 在冶炼过程中,不可避免的引进一些夹杂物。这些夹杂物引起应力集中从而降低镁合金的抗疲劳能力,如果夹杂物是尖角,危害更大。夹杂物分布不均匀时,也会降低疲劳强度。 2.2 形状因素 (1)缺口敏感性及表面状况 镁合金比铝合金和钛合金有更大的缺口敏感性,变形镁合金比铸造镁合金有更大的缺口敏感性。 · 266· 铸造技术 FO UN DRY TECHN OLOG Y V ol.24N o.4 Jul.2003
镁合金微弧氧化 100125127
镁合金化学镀镍层的制备及性能测试 学生姓名：吴盛文张建欢严寒 指导老师：王春霞 摘要：为了优化镁合金表面化学镀镍工艺，降低施镀过程中的污染，研究了镁合金表面直接化学镀镍以及镁合金微弧氧化后化学镀镍工艺，并对两种镀层表面进行观察，以及对基体的结合力、镀层的防腐蚀性能进行进行了分析比较。研究结果表明：镁合金表面通过直接化学镀镍获得结合力并不是良好，表面硬度并不是较高的镀镍层，而镁合金微弧氧化后化学镀镍镀层的耐腐蚀能良好，对合金基体可以起到较好的防护作用。 前言 镁合金的表面处理方法很多，其中，微弧氧化后可获得较好的耐蚀性和耐磨性，但表面多孔容易被污染，不适宜一些表面技术要求美观的零件或制品，如手机，笔记本电脑外壳的应用，化学镀镍也是一种可以获得良好的耐蚀性和耐磨性的表面处理方法，但镀层一般较薄，有针孔存在，与基体结合强度较低，而且生产成本较高，如果将上述方法的优点结合起来，先进行微弧氧化在镁合金表面生成一层陶瓷氧化膜，然后进行化学镀镍，从而使镁合金表面具有优良的耐磨性，耐蚀性和美观，容易清洁的特点，扩大其应用范围。 本课题研究的是镁合金直接镀镍及镁合金微弧氧化之后化学镀镍处理的研究。 2试验 2.1基材 本试验所用式样为压铸镁合金，尺寸为100mm * 60mm*5mm，对式样清洗之后将式样放入干燥的环境中备用
2.2实验药品及仪器 表.化学直接镀镍药品和工艺参数 硫酸镍NiSO4.7H2O 30g/L 次磷酸钠NaH2PO2.H2O 20g/L 无水醋酸钠CH3COONa 20g/L 柠檬酸钠NaC6H5O7.2H2O 10g/L pH 4--4.5 T 80-85℃t 60min 试验仪器:水浴加热器 烧杯 量筒 温度计 2.3化学镀镍装置 2.4工艺流程 镁合金化学镀镍工艺流程 序号工艺药水编号配槽用量工艺参数
镁合金化学镀
论文 课程名称：轻金属表面处理技术班级： 学号： 姓名： 专业：应用化学 成绩：
镁合金化学镀技术研究进展 摘要综述了镁合金化学镀技术的研究历史和现状，重点介绍了镀前处理工序的革新、镀液配方的优化、多元镀以及复合镀技术的开发，在此基础上指出了镁合金化学镀技术今后的发展方向。 关键词镁合金化学镀表面改性 Abstract The development history of electroless planting on magnesium alloy is simply introduced and a review is made on the status of it.The research progress in the pretreatment,bath formula,polybasic and composite coating is focused.On the basic of them,the existing questions and development tendency of the electroless plating on magnesium alloy are indicated. Key words magnesium alloys,electroless plating,surface modification 1.引言 镁作为最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高、弹性模量小、尺寸稳定、易于回收等优势。随着镁加工工艺的改进，特别是环保标准的提高，镁合金逐渐成为继钢铁、铝之后的第三大金属结构材料，在汽车、航空航天、电子等领域有着广阔的应用前景，但是镁合金化学性质活泼，在侵蚀性环境中极易遭受腐蚀破坏，至今没有得到与其资源、性能相匹配的大规模的工业应用，因此，表面防护处理对于镁合金作为结构材料的应用具有十分重要的意义。目前镁合金的表面处理方法主要有化学镀、电镀、化学转化、阳极/微弧氧化、有机涂装等。其中化学镀技术以其设备投资少、不受工件尺寸和形状限制、镀层性能优越等优势日益受到关注。 常规金属的化学镀技术在20世纪40年代由A.Brenner和G.Riddell研制成功。经过几十年的努力，针对铁基、铝基等处理对象，现已解决诸如镀液再生、镀液稳定性、镀层组织结构性能测试等问题。化学镀技术已逐渐趋于成熟，并在航空航天、汽车、石化、机械、矿业、军事、3C等领域得到了广泛应用。 与铁基和铝基材料相比，镁合金属于难镀基材，其化学镀工艺更复杂、更困难。原因如下：①镁化学性质活泼，自氧化薄膜在合金表面迅速生成，妨碍了沉积金属与基底形成金属－金属键，影响镀层/基体的结合强度；②镁在普通镀液中与其它金属离子置换反应剧烈，容易导致沉积的镀层疏松、多孔、结合力差； ③镁合金的基体相和第二相有不同的电极电位，易形成腐蚀微电池，造成基体严重腐蚀，进而导致镀层沉积不均匀；④镁的标准电极电位低，镀层一般呈阴极性，
镁合金阳极氧化膜的制备及其耐腐蚀性能研究【开题报告】
毕业论文开题报告 化学工程与工艺 镁合金阳极氧化膜的制备及其耐腐蚀性能研究 一、选题的背景、意义 镁是地球上储量最丰富的元素之一，除地壳表层金属矿所含的质量分数为1.93%外，在盐湖及海洋中也存在着十分可观的镁储存量。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，镁及其合金具有许多优良的特性。它的密度小（1.8g/cm3镁合金左右），约为铝的2/3、铁的1/4；比强度很高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，具有良好的导电、导热性、电磁屏蔽性、尺寸稳定性、机加工性能以及再循环利用的性能。 镁合金过去主要应用于航空航天领域，进10年来，随着汽车工业的发展，镁合金的应用最得到了很大的发展。由于环境保护和节省燃料的要求，通常以降低汽车重量来节省能耗，其中一项重要措施就是采用镁合金零件来取代原先的铝合金或钢制零件，由于各种数码产品的飞速跟新换代，对其外观和质量都提出了更高要求。用量轻、刚性好、金属光泽好、电磁屏蔽性好的镁合金取代塑料用在外壳上可获得很好的效果。 随着人们对环境保护意识的日益增强，镁合金无铬表面转化处理技术取得了很大的发展，对环境影响已经大大减小。国内的镁合金阳极氧化处理工艺与国外相比差距较大，大部分无铬电解液配方仅停留在实验阶段，无法投入到实际生产中。因此，对镁合金进行适当的表面处理来提高其耐蚀性能具有非常重要的意义。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 传统工艺 有关镁合金阳极氧化技术产生于20世纪，直到1951年以后，HAE和DOW l7工艺的相继出现才使阳极氧化技术在镁合金防护处理中应用成为可能。HAE工艺是碱性电解液的代表，而Dow Chemical company研发的DOW l7是酸性电解液的代表，在镁合金阳极氧化发展进程中两者起了重要的作用。后来又开发了Anomag 工艺、Magoxid-Coat工艺和Tagnite工艺等。其具体工艺如表1所示。
镁合金防腐蚀技术的现状及发展方向
浅谈镁合金防腐蚀技术的现状及发展方向 摘要：镁合金以其强度、比模量和优异的力学性能,已在众多领域受到广泛关注。但是,由于镁合金化学活性高、耐蚀性能差的缺陷制约了其应用范围。因此,镁合金的表面防护处理(耐腐蚀)极为重要。 关键词：镁合金防腐蚀表面处理现状发展方向 前言：镁合金由于具有质轻兼顾，易于回收等诸多优点，正在成为钢铁、铝合 金、工程塑料的一种重要替代材料。但镁是极活泼的金属，耐蚀性极差，在潮湿空气和中性、酸性溶液中都容易受到腐蚀。耐蚀性能差成为制约镁合金扩大应用的主要因素之一。改善镁合金的耐蚀性主要有两条途径，一是通过添加合金元素，减少杂质含量，进行适当的热处理等方法改善合金材料本身的耐蚀性，二是对镁合金制品进行适当的表面处理，实现和外部环境的隔绝，阻碍腐蚀的发生。镁合金表面处理常用的方法有化学氧化、电化学氧化、电镀等。 镁在地壳中储量丰富,仅次于铝、铁居第三位。镁属于轻金属,密度为1.74g/cm3,约为铝的2/3、钢的1/5,作为结构性材料有着非常广泛的应用前景。镁合金具有密度小,比强度、比刚度高,阻尼性、切削加工性、导电导热性好,电磁屏蔽能力强,尺寸稳定,易回收等优点,使镁合金在航空工业、汽车、机械设备、电子产品等领域有着非常广阔的应用前景,被称为“21世纪的绿色工程材料”。我国是世界原镁生产和出口大国。但是,我国镁合金的研究和应用开发却相对滞后,其中一个重要的原因是镁合金的防腐问题没有很好地解决。镁是所有工业合金中化学活性最高的金属元素,其标准电极电位为-2.37V,在常用介质中的电位也相当低。镁合金在大气中的耐蚀性主要取决于大气的湿度与污染程度,腐蚀形成的氧化膜(MgO),但氧化膜多孔而疏松,会使腐蚀加剧,并且会阻碍表面处理的进行。在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的化学腐蚀。另外,镁合金与其它金属接触时,一般作为阳极发生电化学腐蚀,阴极是与镁直接有外部接触的异种金属,也可以是镁合金内部的第二相或杂质相,后者在宏观上表现为全面腐蚀。要扩大镁合金使用范围,充分发挥其优越性能,更好的服务人类,就必须解决腐蚀的问题。一方面是从镁合金材质的本身着手,开发更耐腐蚀的镁合金;另一方面就是进行适当的表面处理。 1.镁合金表面处理的常见方法 镁合金的表面处理方法主要有:阳极氧化处理、微弧氧化处理、化学转化膜 处理、有机涂层或有机镀膜、金属涂层(热喷涂防护层)、激光表面改性、气相沉积和离子注入等。 1.1阳极氧化处理 镁合金阳极氧化膜耐蚀性高,也可以作为涂装的底层。镁在阳极氧化的过程 中先形成一层致密的阻挡层,当氧化膜达到一定厚度时,由于其拉应力过大而发生局部断裂,膜层下面的金属又逐渐生成新的膜,整个膜层不断增厚。这种膜不仅包含了合金元素的氧化物,而且还包含了溶液中通过热分解并沉淀到镁合金工件表面的其他氧化物。 镁合金可以在酸性溶液中阳极化,也可以在碱性溶液中阳极化。早期的阳极化是利用含铬的有毒化合物的处理液,如Dow17,Cr22以及HAE,这三种工艺都是 MDCC移动开发者大会精彩荟萃智能硬件移动开发产品体验粉丝经济社交游戏
镁合金表面防腐蚀处理研究
镁合金表面防腐蚀处理研究 王芬，康志新，李元元 （华南理工大学金属新材料制备与成型重点实验室，广东广州510640） 摘要：综述了近年来镁合金表面防腐蚀处理的方法，主要有化学转化膜、阳极氧化、金属涂层、有机涂层、有机镀膜、气相沉积、快速凝固等，并对镁合金表面处理的发展方向进行了探讨。关键词：镁合金；腐蚀；金属涂层；阳极氧化；有机镀膜 1前言 镁合金优异的物理和机械性能[1]使其近年来得到广泛关注。镁合金具有较高的比强度和比刚度，较强的电磁屏蔽和抗辐射能力，以及良好的减震性、切削加工性能等特点，在汽车、摩托车等交通工具，3C产品、航空航天、兵器工业等领域的应用日趋广泛。但是镁是一种电负性极强的金属，标准电极电位为 －2.37V，在潮湿，CO2，SO2，Cl－ 的环境里极易发生腐蚀。除此之外，镁合金由于杂质元素和合金元素的存在，还容易产生电偶腐蚀、应力腐蚀开裂以及腐蚀疲劳[2]，大大限制了镁合金在工业、军工等领域的广泛应用。 目前国内外都加大了对镁合金腐蚀问题的研究，以期通过有效的表面处理方法来提高镁合金表面的抗腐蚀能力，使其能够在不同的领域得到更为广泛的应用。本文综述了镁合金表面处理的方法，并对各种表面处理方法的优缺点及今后的发展方向进行了分析。 2镁合金表面处理的方法 2.1化学转化膜处理 镁合金化学转化膜[3]的防腐蚀效果优于自然氧化膜，并且化学转化膜可提供较好的涂装基底。传统的化学转化法是铬化处理，其机理是金属表面的原子溶于溶液后，引起金属表面的pH值上升，在金属表面沉积铬酸盐与金属胶状物的混合物的过程，这种混合物在未失去结晶水时具有自修复功能，因而耐蚀性好。 但由于铬酸盐处理工艺中含Cr6+离子，对环境造成污染且废液的处理成本高，现已被其它的化学转化膜法所取代，如磷酸－高锰酸钾转化膜、稀土转化膜等。 磷酸－高锰酸钾转化膜处理方法主要是在镁合金表面形成以Mg3(PO4)2为主的组成物，同时含有铝、锰等化合物的磷化膜。经过该处理所得的膜层为微孔结构且与基体结合牢固，并具有良好的吸附性、耐蚀性，因而可作为镁合金涂装中的底漆层使用。赵明[4]等人对镁合金磷酸盐－高锰酸盐化学转化处理工艺进行了研究，发现pH值为4，K2HPO4的质量浓度为150g/L，KMnO4的质量浓度为40g/L的处理液能显著提高镁合金表面的耐腐蚀性能。在盐雾试验温度为30℃，盐雾沉积率为0.0138mL/（cm2·h）的条件下，连续喷雾24h后，镁合金表面所得膜的腐蚀率为8%，而铬酸盐处理工件表面腐蚀率为21%[5]。这说明镁合金磷酸盐－高锰酸盐化学转化处理能提高镁合金表面抗蚀能力。 Rudd[6]等研究发现镁及镁合金在经过pH值为8.5的铈、镧和镨等稀土盐溶液浸泡处理后，可以显著提高镁及其合金的表面耐腐蚀性能。但随着浸泡时间过长，涂层的保护性能开始恶化，导致镁合金表面的耐腐蚀性能也随之降低。因此，为了得到较好的表面处理效果，在形成稀土转化膜后应立即进行封孔处理。2.2阳极氧化处理 阳极氧化处理[7~9]是镁合金现今应用较广的一种表面处理方法。阳极氧化不同于化学氧化，它是通过电化学反应，在金属表面得到具有一定厚度、稳定的氧化膜层，从而提高金属表面耐腐蚀性能。 DOW17法和HAE法是20世纪50年代开发的阳极氧化技术。DOW17法生成的氧化膜是由Cr2O3，MgCr2O3及Mg2FPO4构成，该氧化膜的耐蚀性和耐磨性好，但脆性较大。用HAE法制成的氧
镁合金表面处理国内外研究应用现状
表面工程技术 镁合金表面处理国内外研究应用现状Magnesium alloy surface treatment of domestic and foreignresearch and application status 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：复合材料1101 学生姓名：曹成成 学号： 3110706055 指导教师：张松立
2014 年 6 月 摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括 化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积 与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁 合金表面处理的发展趋势作了展望。 关键词：镁合金表面处理涂层 引言 镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。但镁合金 因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好 的减振及导电、导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航 空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方 面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、 镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约 了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当 今材料发展的重要课题。 镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收 等优点。以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿 色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。 但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用， 采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。 一、微弧氧化处理 微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是 一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。该工艺是 在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子 弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷 却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。与普通 阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨 性有了较大提高。目前, 微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti 等有 色金属或其合金的表面处理中。镁合金微弧氧化技术所形成的氧化
镁合金
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。 特点 其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。 应用范围：镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的 镁合金铸件1 。 镁合金（英文：Magnesium alloy）的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。 镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。 在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。 镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100% 镁合金铸件2 回收再利用。 镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。 镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。适应制造汽车各类压铸件。 但镁合金线膨胀系数很大，达到25～26 μm/m℃，而铝合金则为23 μm/m℃，黄铜约20 μm/m℃，结构钢12 μm/m℃，铸铁约10μm/m℃，岩石（花岗岩、大理石等）仅为5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。 镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小，比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。 镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当。在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。电磁屏蔽性佳，3C产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100db的电磁干扰。质感佳，镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感，而且，在空气中更不容易腐蚀。 镁合金的散热相对与合金来说有绝对的优势：根据公式：Q=dvC△t 其中Q—热量；d=比重；V=体积；C=比热容；△t =(t1-t2）变化的温度；当
镁合金汽车发动机上的腐蚀与防护
镁合金汽车发动机上的腐蚀与防护 班级06030143 姓名王力 学号 3 2 摘要：阐述了现代汽车为节能、环保而开始大量采用镁合金材料; 介绍了镁合金材料的性质特点, 采用镁合金材料制造的汽车部件; 并指出镁材料在汽车工业中的应用和发展前景。对镁合金的腐蚀行为、各种因素对镁合金腐蚀性能的影响进行了综述，并指出镁合金各种表面处理技术的优缺点及其未来发展方向。 关键词：轻量化合金材料发动机汽车镁合金表面防腐 1、前言 自人类进入21世纪以来,随着能源价格的不断上涨,以及可持续发展要求的提高,汽车燃料的经济性问题越来越引起人们的广泛关注。汽车燃料的经济性与汽车的设计、制造和使用有着密切关系，汽车材料的轻量化是改善燃料经济性的有效途径。 对汽车工业来说, 节约能源、减少汽车尾气排放的最有效办法就是减轻汽车自身的质量, 而减少汽车质量的主要途径是使汽车材料轻量化。汽车质量每减少10%,燃油消耗可以降低6% - 8%。要想减轻汽车自重, 就必须采用轻质材料。镁合金材料是自古以来实际应用中最轻的金属结构材料, 是所有现用金属材料中密度最低的轻金属材料,因而成为汽车减轻自重以提高其节能性和环保性的首选材料。另外, 镁合金材料还具有比强度和比刚度均高、导热导电性能好、阻尼减震性和电磁屏蔽性强、易加工成形、废料易回收等特点。由于镁合金材料的众多优点,其应用适应了全世界对汽车安全、节能和环保要求越来越高的趋势, 受到了各国政府和发达国家汽车制造企业的高度重视。 2、镁合金在汽车发动机上应用的原因 镁合金是最轻的金属结构材料, 其密度为1.75g/cm3～1.90g/ cm3，比铝合金约轻36% , 比锌合金约轻73% , 比钢约轻77%。镁合金的强度和弹性模量较低, 但它有高的比强度和比刚度, 在相同重量的构件中, 选用镁合金可使构件获得更高的刚度。镁合金有很高的阻尼容量和良好的消震性能, 它可承受较大的冲击震动负荷, 适用于制造承受冲击载荷和振动的零部件。镁合金具有优良的切削加工性和抛光性能, 在热态下易于加工成型。 镁合金的熔点比铝合金低, 压铸成型性能好。镁合金铸件的抗拉强度与铝合金铸件相当,
快速凝固镁合金
快速凝固镁合金 镁的晶体结构为密排六方，合金元素在镁基体中扩散速率很低，而且在通常使用的镁合金中凝固范围均较宽，因此在凝固过程中容易产生晶间偏析和形成非平衡相，故镁合金塑形很差。快速凝固过程中，镁合金的各种传输现象被减弱或抑制，晶粒组织的长大受到局限，易形成超细的晶粒度、无偏析或者少偏析的微晶组织和亚稳相。组织上的改变导致镁合金力学性能和抗腐蚀性能的改善，使其具有良好的室温力学性能、高温力学性能和抗腐蚀性能，可制备非晶、准晶、微晶和纳米晶合金。 快速凝固制备镁及镁合金的方法很多，主要分为3类：1) 雾化喷射技术，包括喷射成型技术。2) 连续急冷模冷铸造技术。3) 在已有的镁合金材料的表面进行的原位快凝技术[18,19]。目前采用较多的单辊快速凝固装置可制备薄带状产品。 1.1快速凝固技术发展概述 快速凝固作为一种新型的金属材料制备技术，其基本原理是设法将合金熔体分散成细小的液滴，减小熔体体积与散热面积的比值，提高熔体凝固时的传热速度，抑制晶粒长大，消除成分偏析。快速凝固合金组织特点：(1) 偏析倾向减小，成分均匀化；(2) 形成超饱和固溶体；(3) 组织超细化、尺寸均匀化；(4) 晶体缺陷增加产生亚稳晶体相，甚至准晶、非晶相。回顾快速凝固技术50余年的发展历史，可分为以下三个阶段：1) 伴随着非晶合金的问世，在随后的二十多年快速凝固技术主要用于研究和生产非晶、微晶功能材料；2) 八十年代后，应用快速凝固技术在Al-Mn 合金中率先发现晶体学上极具理论研究价值的准晶相，从而掀起了准晶研究的热潮；3) 近二十几年来，研究主要集中在快速凝固材料组织与性能的定量控制与预测上。如深过冷快速凝固技术的开发、非晶中纳米晶的析出、表面重熔技术以及高压下非平衡材料的制备等。非平衡条件下材料的组织形成与控制己成为材料学界研究的新热点。 与传统材料制备技术相比，快速凝固技术具有一系列优点，如合金熔体的凝固速度快、冷速高、合金元素过饱和固溶度高、晶粒组织细小、合金成分及组织均匀、容易产生亚稳相等。由此而制得的材料具有优异的力学性能和抗腐蚀性能，以及通过产生新的相组成而获得耐摩擦、高电阻率等其他优异性能。目前，综合开发镁及镁合金已成为国际共识，确立的几个主要研发方向包括：降低生产成本、研究和开发产品的制备工艺、防腐与表面处理、提高合金室温和高温机械性能新
镁合金表面处理工艺的研究【详情】
镁合金表面处理工艺的研究 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 镁及其合金是有色金属材料中最具有开发和应用发展前途的金属材料。 镁是一种轻质结构材料，质量为铝的2／3，钢铁的1／4。与钢、铝、塑料等工程材料相比，镁合金具有比强度和比钢度高，电磁屏蔽性能好，无磁性；无毒、可回收；极好的切削加工性能，极高的压铸生产率，尺寸收缩小，并且具有优良脱模性能，且加工成本低，尺寸稳定性高；具有超导和储氢性能；耐印痕性；良好的低温性能和导热率高等优点；镁还具有良好的导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、机加工性能以及再循环利用的性能；镁弹性模量低，约45 GPa，减震性能好，适合于做承受剧烈振动的零件；镁合金压铸件比重小，比刚度大，铸造性能，机械加工性能和阻尼性能好。这些特性可使其成为汽车工业、航空工业及电子工业中首选的结构材料，因此具有良好的社会效益和经济效益。虽然镁合金具有以上诸多优点，并在许多领域具有广泛的应用前景，但也存在一些限制其进一步应用的因素， 主要包括以下三个方面: (1)镁及其合金晶体结构为密排六方结构，决定了镁及其合金的塑性低，物理性能和力学性能均有明显的方向性，在室温下变形只能沿晶格底面进行滑移，单一的滑移系导致其压力加工变形能力低。
(2) 常用的AZ, AM系列镁合金通常的使用温度为95°C ~120°C，超过这一温度范围，合金的蠕变强度随着温度的增加而大幅度下降，限制了它在耐热部件、如汽车发动机部件和传动机构等零部件方面的应用。 (3)限制镁合金广泛应用的最大障碍是镁合金的耐腐蚀性能较差。镁的平衡电位为一2．37 V，很容易发生氧化反应。镁在海水中的稳定电位为一1．6一一1．5 V。镁在空气中与氧能够形成一层很薄的氧化膜，但氧化膜疏松、多孔，PB比为O．99