MB8镁合金阴极电沉积Ni-SiC纳米复合镀层微观结构及性能

采用以硫酸镍为主盐的电沉积技术,在MB8形变镁合金表面制备纳米复合镀层。利用扫描电镜和透射电镜观察复合镀层的显微形貌和微观结构,利用X射线衍射仪和能谱仪对复合镀层进行物相分析,利用显微硬度计测定镀层显微硬度,利用快速磨损试验机测试复合镀层的耐磨性能,利用电化学测试仪测定复合镀层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的极化曲线。结果表明:在MB8形变镁合金表面可以获得结晶均匀、结构致密的纳米复合镀层,该复合镀层的显微硬度最高达HV 682,其耐磨性能超过硬铬镀层,且具有较好的耐蚀性能,自腐蚀电位较镁合金基体提高677 mV。

MB8镁合金CO_2激光焊接工艺及接头性能

采用高功率CO2激光器对MB8镁合金进行一系列激光焊接工艺试验,并对焊缝成形的形成规律、接头的微观组织和力学性能进行研究。结果表明：焊缝熔深基本和激光功率呈正比关系,激光功率每增加1 kW,熔深约增加2 mm。焊缝熔合区组织主要由粗大的等轴晶组成,晶粒内有连续析出的条纹状β-Mn,晶粒尺寸约为60μm;热影响区组织为相对细小但大小不一的等轴晶,晶粒尺寸为15~40μm。在消除焊缝表面缺陷后,焊接接头抗拉强度能达到基材的90%左右。此外,熔合区内的粗大晶粒、晶粒内连续分布的第二相及焊缝内气孔缺陷是造成接头拉伸性能低于基材的主要原因。

挤压时效态MB8镁合金在盐水中的腐蚀行为

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段研究挤压时效态MB8镁合金在盐水浸泡条件下的腐蚀特征,并探讨合金的腐蚀机理。结果表明:合金以丝状腐蚀和点蚀这两种局部腐蚀为主要的腐蚀形式。合金经过一定时间的诱导期后发生丝状腐蚀,腐蚀前端的丝头处发生镁基体的阳极溶解,已发生腐蚀的丝尾处作为活性阴极发生析氢反应;第二相粒子对丝状腐蚀的扩展具有重要影响,横截面上丝状腐蚀随着弥散分布的第二相粒子向四周扩展,而纵截面上腐蚀丝随着第二相粒子的带状分布呈长条带状形貌特征;在丝状腐蚀还未扩展到的区域由于第二相粒子与基体之间的腐蚀微电偶作用导致基体发生阳极溶解,从而产生点蚀。

MB8镁合金的交流微弧氧化处理

在由氟化钾和氢氧化钾构成的碱性处理液中,采用交流微弧氧化处理技术对MB8镁合金进行了电化学表面处理研究,建立了膜层厚度与处理参数之间的关系模型,确定了膜层的组织构成,讨论了膜层生长机理,优化了MB8镁合金交流微弧氧化快速形成致密膜层技术参数。结果表明:人工神经网络技术可很好地建立膜层厚度与处理参数之间的关系模型;膜层主要由氟化镁和氧化镁构成,致密膜层的最大平均厚度范围为35～36μm,采用遗传算法优化并得到实验验证的可形成35μm厚致密膜层的交流微弧氧化快速成膜技术参数为:氟化钾浓度为1 182 g·L-1、氢氧化钾浓度为393 g·L-1、调压器输出电压为61 V、处理液温度为34℃、处理时间为116 s,该快速成膜速度较其它处理技术的成膜速度至少提高了7倍。

超声冲击时间对MB8镁合金表面耐腐蚀性能的影响

利用HJ-III超声冲击机对MB8镁合金表面进行超声冲击处理,研究不同冲击时间参数下MB8镁合金表面的残余应力和耐腐蚀性能的差异。结果表明:MB8镁合金表面的耐腐蚀性能与冲击时间不是一直呈线性关系;适度的超声冲击可显著提高MB8在盐水溶液中的耐腐蚀性,在冲击电流为1.2 A时,冲击6 min的试样相较于未冲击的试样耐腐蚀性提高68.3%;在一定的冲击时间范围内,冲击时间越长,镁合金表面的耐腐蚀性能越好。

经NH4Cl沉积的MB8镁合金在含SO2气氛中的大气腐蚀

目的通过研究NH4Cl和SO2对MB8镁合金大气腐蚀行为的影响,揭示大气环境污染因素对MB8镁合金腐蚀的影响规律.方法在实验室进行大气(25℃,85%±5%RH)腐蚀的模拟,通过失重法、聚焦粒子束、傅立叶红外光谱和X射线衍射等手段进行表征.结果发现NH4Cl和SO2气体均能明显的加速其腐蚀,而且两者具有协同作用.通过计算得到PB比>1,揭示了腐蚀产物中受到压应力.结论对腐蚀产物结构的测定,表明腐蚀产物主要是由含结晶水硫酸镁和氯化镁组成,并明确其腐蚀机理.

MB8镁合金高周疲劳实验研究

采用升降法对MB8镁合金室温高周疲劳行为进行实验研究。结果表明:利用升降法计算出MB8镁合金在应力比R=0.1,循环基数为107条件下的疲劳强度为90.2MPa,相当于其抗拉强度的34%左右;合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区由小的平面状断面组成,没有明显的疲劳辉纹存在,合金疲劳断口呈现韧性断裂特征。

MB8形变镁合金疲劳性能研究

采用EHF-EM200K2-070-1A型液压伺服疲劳试验机对轧制变形MB8镁合金室温高周疲劳性能进行了研究。结果表明在拉-拉疲劳应力比为R=0.1,循环基数为1×107条件下,MB8镁合金的疲劳强度为69.41 MPa,相当于其抗拉强度的30%左右;MB8镁合金的疲劳裂纹萌生于试样表面,裂纹扩展区由小的平面状断面组成,并有少量二次裂纹。疲劳断口上没有明显的疲劳辉纹,MB8镁合金疲劳断口在裂纹萌生区塑性变形很小,在裂纹扩展区呈现出多个小平面以及撕裂棱组成的准解理断裂特征。在最终断裂区断口上可观察到韧窝存在,呈现出韧性断裂特征。

MB8镁合金化学转化膜的耐蚀性能

通过化学氧化工艺在MB8镁合金表面制备了化学转化膜,研究了氧化液种类、浓度对镁合金及表面转化膜的电化学腐蚀行为的影响,用扫描电镜观察了表面转化膜电化学腐蚀前后的微观形貌,用电化学分析系统测试了不同溶液中的塔菲尔极化曲线,并对MB8镁合金的氧化及电化学腐蚀行为进行了分析。结果表明,经1.5min处理可以得到防护性能较好的氧化膜层,在0.5mol/LH2SO4、0.5mol/LNaOH和3.5%NaCl溶液中,带氧化膜镁合金的耐蚀性都比镁合金基体的耐蚀性好。

电流密度对MB8镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

微弧氧化处理镁合金是一种有很大潜力的镁合金表面处理方法。采用碱性硅酸盐体系,讨论了电流密度(20,30,40,50mA/cm2)对MB8镁合金表面微弧氧化膜耐蚀性能的影响,利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和电化学方法对膜层的表面形貌、相组成及动电位极化曲线进行了分析。结果表明:电流密度越大,膜层的生长速度越快,晶化程度越高,陶瓷层表面致密度下降,孔径增大,腐蚀电流密度先下降后上升,呈现出的熔融状态逐渐明显。因此可推断出膜层的耐蚀性能并不单由膜层的总厚度决定,还取决于膜层的致密程度,随着电流密度的升高呈先增大后减小的趋势。

超声冲击处理MB8镁合金十字接头的表层组织及疲劳性能

采用超声冲击方法对MB8镁合金十字接头焊趾处进行超声冲击处理,对比测试焊态及冲击处理态接头的表层组织和疲劳性能。结果表明:超声冲击处理可以在MB8镁合金焊接接头表面获得纳米晶组织。在循环寿命为2×106条件下,焊态试样的条件疲劳强度为32.07MPa,冲击处理态试样的条件疲劳强度为41.88MPa,提高了30.59%。未冲击接头疲劳断裂大多发生在焊缝缺陷处,冲击处理后的接头则发生在热影响区。超声冲击处理不仅可以大幅提高MB8镁合金十字接头的疲劳寿命,还可以改变接头疲劳断裂位置。此外,热影响区也是MB8镁合金十字接头疲劳断裂的薄弱区域,这与热影响区晶粒粗大有很大的关系。

MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能

为提高镁合金焊接接头的超高周疲劳寿命及其安全可靠性,采用机械打磨除去MB8镁合金焊接接头余高,利用超声疲劳试验机来探究MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。结果表明:MB8镁合金焊接接头的S-N曲线在2.0×10~8周左右时会出现平台,说明其存在疲劳极限;当疲劳寿命小于2.0×10~8周,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随着载荷的降低而增加;疲劳失效试样都断裂在试样的中间焊缝部位,疲劳断口可以分成疲劳源区,柱状晶扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、瞬断区5个区域。

超声冲击工艺对MB8镁合金对接接头表面质量的影响

为提高焊接接头的表面质量,采用超声冲击方法对MB8镁合金对接接头焊趾处进行冲击处理,对原始焊态及不同冲击工艺参数下的焊趾表面质量进行对比测试及分析。结果表明:冲击后焊接接头焊趾处过渡半径增大,母材与焊缝过渡趋于平缓;焊趾表面组织得到明显细化,细化程度随冲击工艺参数的变化而变化;冲击后焊趾处由焊态的拉应力状态转变为压应力状态,表面显微硬度大幅提高;在电流为2.0 A、时间为3 min冲击工艺下,焊趾处X方向的残余压应力最大,为68.0 MPa,表面显微硬度最高,为170.4HV;接头表面质量取决于冲击时间、冲击电流两个工艺参数,但并不是所有表面质量指标都与超声冲击参数正相关或线性相关。

MB8镁合金及其焊接接头显微组织及力学性能的研究

通过TIG电焊机对MB8镁合金板材进行焊接,研究MB8镁合金母材及其焊接接头的显微组织和力学性能,分析焊接接头的硬度分布和应力集中系数。试验结果表明:接头焊缝区、热影响区、母材区的组织分别为粗大铸造柱状晶、大小不一的等轴晶和细小均匀的晶粒;焊缝区硬度值最低,母材区硬度值变化幅度较小,最高达48.2HV;TIG焊接接头的力学性能远低于母材,接头焊缝及近缝区晶粒粗大,焊趾处存在应力集中,同时伴有焊接残余拉应力,这些因素是导致焊接接头力学性能降低的主要原因;母材及焊接接头的拉伸断口均呈现撕裂棱形貌,表现为脆性解理断口。

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded （FSW） butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated. The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM2OOK2-070-IA fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens. The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063LA type. The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased. The conditional fatigue limit （2 x 106） of base metal and welded butt joint is about 77.44 MPa and 49. 91 MPa, respectively. The conditional fatigue limit （2 x 106 ） of the welded butt joint is 64.45% of that of base metal. The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area, tensile welding residual stress in the welded joint（ The residual stress value was 30. 5 MPa）, as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone. The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface, the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.

Cu中间层超声辅助瞬间液相扩散连接MB8镁合金机制研究

为了研究Cu箔为中间层连接镁合金的接头显微组织及力学性能在超声作用下的规律,在500℃温度下使用超声辅助瞬间液相扩散连接(U-TLP)MB8镁合金.结果表明:在超声作用时间为1 s时,母材表面氧化膜破裂,与Cu箔直接接触发生共晶反应,在Cu表面生成一层脆性金属间化合物Mg2Cu;随着超声时间延长,Cu箔逐渐被溶解消耗,α-Mg+Mg2Cu共晶液相增加,然后在超声杆预压力与声流作用下被挤出,最终在超声作用30 s时形成部分区域以α-Mg(Cu)为主的接头,此时的剪切强度为68.9 MPa.

超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声冲击试验和超声疲劳实验来探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明:由S-N曲线可知,在106~109寿命区间内,冲击态试样的疲劳性能要高于焊态。在应力为40 MPa载荷下,焊态试样的疲劳寿命为1.86×10~7,而冲击态试样的疲劳寿命为9.77×10~7,提高425%,说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命。裂纹都是萌生于焊趾区,试样的断口存在6个不同区域:疲劳源区、初始扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、柱状晶扩展区、瞬断区。

热轧MB8镁合金的超塑性

对热轧MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)镁合金板材的超塑性进行了研究。高温拉伸实验结果表明,合金在573～723 K及2×10-2～4×10-4s-1应变速率范围内具有良好的超塑性,在673 K及4×10-4s-1条件下得到最大断裂伸长率为441.6%;在723 K时最高应变速率敏感系数m为0.42,此时流变应力仅为6.3 MPa。此外,采用SEM对拉伸试样断口形貌进行了观察,并通过断裂区域显微组织的观察分析了Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金超塑性变形的机制。

超声冲击MB8镁合金的耐磨性与显微硬度试验（英文）

采用HJ-III型超声冲击设备对MB8镁合金表面进行冲击处理,利用高倍透射电子显微镜研究了超声冲击表层的微观组织及晶粒细化机制。对经超声冲击处理和未冲击处理的MB8镁合金的耐磨性能进行了对比研究。采用扫描电镜和显微硬度计分别研究了超声冲击处理对磨损表面形貌和显微硬度的影响。结果表明:超声冲击使MB8镁合金的表面出现了严重的塑性变形,塑变层深度约为180μm,表面组织明显得到细化。耐磨性能和显微硬度随超声冲击时间的延长而提高。与未冲击试样相比,在冲击时间为6 min时,冲击电流为1.2 A时,冲击试样的显微硬度和耐磨性分别提高了102.8%和51.83%。

镁合金化学氧化膜的耐蚀性研究

研究了镁合金氧化膜在酸、碱及盐溶液中的腐蚀行为,用光学显微镜观察了氧化膜及腐蚀后表面形貌,从腐蚀形貌、腐蚀类型及氧化膜状态等几方面对镁合金的腐蚀行为进行了分析。结果表明:在0.5 mol/L H2SO4、3.5%NaCl、0.5 mol/L NaOH溶液中,镁合金氧化膜的耐蚀性比镁合金基体好。