镁合金AZ91D焊接组织及腐蚀行为研究

利用钨极氩弧焊(TIG)、光学显微镜和盐雾腐蚀实验以及电化学测试技术,研究了镁合金AZ91D焊接对焊缝组织及其耐蚀性的影响.实验表明:镁合金AZ91D焊缝组织为比母材晶粒细小的等轴晶粒,提高了焊缝区硬度.焊缝区耐蚀性较母材好,其腐蚀速度与热影响区接近,比母材低1倍.     

镁合金激光选区熔化研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车制造、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。激光选区熔化成形镁合金具有高效的制备性能、良好的成分均匀性、优异的力学性能和耐腐蚀性能,因此激光选区熔化成为一种重要的镁合金制备和改性方法。对近几年激光选区熔化镁合金的研究进展进行了综述,从激光工艺参数(激光类型、体能量密度、激光功率、扫描速度、扫描模式、层厚、扫描间距、气氛控制与进粉速度)和粉体状态(粉末形状、粒径分布、粉末对激光束能量吸收率、粉末化学成分)2个方面讨论了该工艺的关键技术;按照纯镁、非稀土镁合金体系、稀土镁合金体系的分类,对激光选区熔化成形镁及镁合金的致密度与微观结构、力学性能与耐腐蚀性能进行了总结;分析了工艺参数与合金成分两方面对该工艺成形镁合金缺陷的影响。为减少激光选区熔化成形镁合金缺陷、均匀化晶粒、溶解硬脆二次相或析出强化相进而改善合金的结构与性能,许多研究对激光选区熔化成形镁合金进行了热等静压、固溶热处理和时效热处理,总结了上述处理方式对AZ体系、WE体系与Mg-Gd体系镁合金的改善效果。最后展望了激光选区熔化成形镁及镁合金在各领域的应用前景与未来可以进行研究的方向。     

选区激光熔化精密成形轻质镁合金的研究进展

选区激光熔化成形作为一种新兴的增材制造工艺,可以实现轻质镁合金复杂构件的一体化精密成形。由于镁合金的化学性质活泼,镁合金的选区激光熔化成形相较于其他合金系更具挑战性,沉积构件的强度、塑性、韧性等力学性能指标整体偏低,抗腐蚀性能整体偏差,所以还需进一步提升其综合性能并拓展镁合金的应用领域。综述了近年来国内外关于镁合金选区激光熔化成形方面的研究,为镁合金的精密一体化成形提供相应的理论基础和指导策略。首先阐述了该新兴工艺的原理及特点,基于镁合金熔沸点低、饱和蒸气压高等特点,综合探讨了微裂纹、孔隙和杂质等缺陷的形核原理,提出了相应的缺陷控制策略。对沉积试样的微观组织进行了分析,并与传统工艺进行了比较,并基于此讨论了合金成分微调控和镁基复合材料这2种实现成分微调控的主要方案。最后结合热处理、热等静压等后处理方式调控微观组织,并对采用摩擦搅拌、激光冲击强化等强化工艺结合选区激光熔化的复合增材制造工艺在线闭合缺陷、调控微观组织等技术进行展望,希望可以进一步提升镁合金的综合性能,促进镁合金更广泛的工程应用。     

激光选区熔化316L不锈钢凝固特征与微观组织结构

对不同工艺参数下激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)成形316L不锈钢微观组织结构进行表征,研究不同工艺参数下SLM成形316L不锈钢微观组织结构演化规律、单熔化道凝固特性。结果表明,SLM成形316L不锈钢具有跨尺度、非均质凝固组织特征,包括微米尺度柱状晶粒、小角晶界、熔池界面和纳米尺度亚结构。单熔化道的稳定成形是三维块体成形的基础,熔化道稳定性由激光工艺参数与金属粉体物理特性共同决定。不同的激光工艺参数显著影响SLM成形316L不锈钢微观组织结构,通过改变激光参数可实现微观组织结构的调控,在不同的激光逐层旋转角度下,SLM成形316L不锈钢晶粒尺寸随着扫描间距的增大而增大。强制定向热流使得外延生长机制主导凝固晶粒的生长,在不同的激光工艺参数下,沿增材方向的柱状晶粒形貌普遍存在。     

电压对镁合金微弧氧化膜组织及耐蚀性的影响

由于镁合金耐蚀性差,其应用受到了限制.采用 SEM-EDS,XRD等表面分析技术研究了不同电压对MB5镁合金微弧氧化膜表面形貌、相结构与成分的影响,并用电化学测试方法考察了氧化膜层的耐腐蚀性能.结果表明:处理电压对微弧氧化膜层的微观组织结构、成分有显著影响,而微弧氧化膜层的微观组织结构与成分又直接影响其耐蚀性.在120～200 V下进行微弧氧化,160 V时试样耐蚀性最好.镁合金微弧氧化膜由α-MgF2,MgO,Mg2SiO4和MgAl2O4等含硅或铝的尖晶石型氧化物组成,随着氧化处理电压的增加,MgO的含量明显增加.微弧氧化时出现氧化膜微区熔化,溶液离子与基体合金都参与了微弧区物理化学反应.     

AZ33M变形镁合金激光焊接接头的组织和性能研究

目的研究AZ33M变形镁合金激光焊接工艺及焊接接头的组织和性能。方法通过对2 mm厚AZ33M变形镁合金板材进行激光焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、万能试验机等研究了焊接接头的微观组织、物相组成、元素分布、力学性能,并研究了焊后均匀化处理对接头组织及性能的影响。结果焊接接头的焊缝边缘晶粒形态以柱状晶为主;焊缝中含有α-Mg, Mg_(17)Al_(12), MgZn,MgZn_2,Mg_7Zn_3等5种物相。结论通过调整焊接功率、焊接速度和离焦量可以获得力学性能与母材基本一致的焊接接头;中等功率焊接的焊接接头抗拉强度均能达到母材的95%以上,该变形镁合金焊接性能较优异。     

镁合金表面激光熔覆的研究现状

综述了AZ91镁合金表面Al基合金熔覆层、Cu基合金熔覆层、复合材料熔覆层、陶瓷熔覆层、非晶熔覆层等不同激光熔覆层的组织特征和耐磨耐蚀性的研究现状,比较了各类熔覆层的优缺点,并对镁合金激光熔覆今后的研究重点提出了几点建议。     

ZK60镁合金光纤激光焊接工艺参数及接头性能研究

目的 采用光纤激光对ZK镁合金进行焊接,分析焊接工艺参数对焊接接头性能的影响规律。方法 采用正交实验方法,在焊接过程中对焊接主要的工艺参数比如:激光的功率,焊接的速度,离焦量进行三因素三水平正交实验,采用拉力实验机对焊接接头进行抗拉强度测试,得到抗拉强度最大的工艺参数组合。对焊缝微观组织及断口形貌进行分析。结果 当激光功率为1 400 W、焊接速度为40 mm/s、离焦量为3 mm时,焊缝抗拉强度达到最高的308 MPa,达到母材抗拉强度的95%。结论 在合适的工艺条件下,光纤激光焊接过程中,如果热输入较低,焊接速度过快,导致熔池冷却速度非常快,同时细化了晶粒,提高焊缝接头的综合力学性能。     

镁合金激光重熔后微弧氧化膜的微观组织和耐蚀性能

为了改善WE43镁合金的耐蚀性能,采用激光重熔(LSM)和微弧氧化(MAO)复合工艺对其表面进行了改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了WE43镁合金及其激光重熔层、微弧氧化膜层和激光重熔-微弧氧化膜层的微观组织、表面形貌和物相;通过GAMARY-Reference 600电化学工作站研究了其腐蚀行为,重点研究了镁合金激光重熔后微弧氧化膜层的微观组织、成分和耐蚀性能。结果表明:激光重熔使WE43镁合金晶粒细化、网状的β-Mg41Nd5相均匀分布和表面稀土元素Y及Nd增加,有效地改善了其耐蚀性能;微弧氧化膜和激光重熔后的微弧氧化膜层都可以显著提高WE43镁合金的耐蚀性能,但后者优于前者。     

镁合金的腐蚀特性及耐蚀性研究

镁的化学性质活泼,平衡电位很低,导致镁及镁合金的耐蚀性很差.耐蚀性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一.介绍了镁合金的腐蚀特性及影响镁合金耐蚀性的因素,综述了提高镁合金耐蚀性的研究进展.     

镁合金微弧氧化膜的微观结构及耐蚀性研究

通过自主研究的微弧氧化工艺在AZ9lD镁合金表面获得了表面质量良好的彩色陶瓷质氧化膜。利用EPMA-EDS、XRD等表面分析手段，研究了微弧氧化膜层的截面形貌和相结构，并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验考察了氧化膜的耐腐蚀性能。结果显示，氧化膜分成内外两层，外层为尖晶石型的Mg、Al的硅氧化合物陶瓷膜，具有坚硬的特点；内层为含少量硅的Mg、Al复合氧化物，与基体结合牢固，结构致密，形成了硬度和韧性的良好组合。氧化膜具有极佳的耐蚀性，性能优于铬酸盐阳极氧化膜。     

AZ91D镁合金表面Ni-P化学镀层的微观组织与性能

以直接化学镀的方法在AZ91D镁合金表面制备了光亮、均匀、致密、厚度达40μm的Ni-P合金镀层,用现代分析技术分析了镀层的微观形貌、组织成分、显微硬度、结合力以及耐蚀性能.结果表明:Ni-P镀层属于中磷镀层,微晶结构,表面形貌呈胞状;镀层与基体结合良好;镀层的显微硬度比基体提高了4倍;镀层与抛光基体的结合力比未抛光的高,基体表面保持机加工状态的镀层破坏临界载荷为80.6 N;镀层具有较好的耐蚀性能.     

超疏水镁合金表面的防黏附和耐腐蚀性能

通过盐酸刻蚀、氨水浸泡和疏水长链接枝,成功构建得到接触角达154°、滚动角为6°的超疏水镁合金表面。利用接触角测试、扫描电镜观察、红外光谱分析、防黏附和电化学实验等分别对超疏水镁合金表面的润湿性能、表面微结构与化学组成、防黏附行为以及耐腐蚀性能进行了考察。结果表明:盐酸刻蚀和氨水浸泡使得镁合金表面产生了微-纳复合结构,而硬脂酸修饰使疏水烃基长链通过化学键接枝到具有微-纳复合结构的镁合金表面。正是由于其特殊的表面微结构和化学组成,使得超疏水镁合金表现出良好的防黏附和耐腐蚀性能。     

压铸镁合金在防冻液中的电偶腐蚀规律研究

研究了压铸AZ91D镁合金分别与A3钢、H62黄铜、LF21铝合金及356号铸铝偶接后在80 ℃汽车防冻液中的电偶腐蚀行为及规律.自然腐蚀电位、电偶电位和电偶电流的测量结果表明,压铸AZ91D镁合金在与上述4种材料构成的电偶对中始终是阳极,且电偶腐蚀的阳极过程在该体系中受到较大的阻滞.电偶腐蚀效应的分析结果表明AZ91D与4种材料偶接后其阳极溶解速度较其未偶接前上升不超过1个数量级,且4种电偶对的电偶腐蚀效应存在如下相对关系:γ356号铸铝＜γLF21＜γH62＜γA3.     

三乙醇胺对镁合金的缓蚀效果及其吸附行为研究

为了研究三乙醇胺在氯化钠溶液中对镁合金的缓蚀效果,运用电化学工作站和扫描电子显微镜测试分析了镁合金在含三乙醇胺的氯化钠溶液中的微分电容曲线、表面覆盖度、循环极化曲线、电化学阻抗谱和表面微观形貌。结果表明:在氯化钠溶液中添加3 m L/L三乙醇胺时,镁合金与溶液界面的微分电容值减小,微分电容曲线出现电位平台,零电荷电位正移;随着阳极极化加强,三乙醇胺在镁合金表面覆盖度下降,产生阳极脱附现象;随着浸泡时间延长,镁合金表面出现裂缝,并逐渐发展为腐蚀孔,腐蚀产物分布在蚀孔周边,且易脱落。     

添加稀土Gd对Mg-6Al镁合金组织和耐蚀性的影响

Mg-6Al镁合金具有较好的铸造性能和力学性能,目前鲜见单一稀土元素对其腐蚀性能影响的报道。通过合金制备、微观组织分析和耐蚀性测试等方法研究了稀土Gd添加量对Mg-6Al镁合金微观组织和耐蚀性能的影响。OM、SEM、EDS、XRD分析结果表明,稀土Gd的添加改善并细化了Mg-6Al合金的铸态组织,形成杆状或块状的Al2Gd新相;动电位极化、浸泡试验等测试结果表明Gd的添加显著提高了Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,Mg-6Al-2%Gd镁合金的腐蚀速度最小,为0.83 mm/a,且腐蚀后组织较为致密,腐蚀产物和腐蚀坑均变小,Mg-6Al-x Gd合金的腐蚀产物主要为Mg(OH)2。     

氧氮化硅/碳化硅材料在镁及AZ91镁合金液中的侵蚀行为

研究了氧氮化硅结合碳化硅(Si2N2O/SiC)材料在纯镁及AZ91镁合金液中的侵蚀行为.扫描电镜显示,金属与氧氮化硅结合碳化硅材料之间有一个很薄的过渡层,基体内部无金属渗入;X射线衍射分析表明,氧氮化硅结合碳化硅材料表面的SiO2与金属液之间发生了反应,形成了腐蚀产物层,SiC和Si2N2O未受到侵蚀;侵蚀动力学表明,当试样表面的SiO2消耗完毕、腐蚀产物在试样表面形成致密的覆盖层以后,试样几乎不再发生明显的侵蚀.