Mechanism of microarc oxidation on AZ91D Mg alloy induced byβ-Mg_(17)Al_(12) phase

This work proposed a strategy of indirectly inducing uniform microarc discharge by controlling the content and distribution ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase in AZ91D Mg alloy.Two kinds of nano-particles(ZrO_(2)and TiO_(2))were designed to be added into the substrate of Mg alloy by friction stir processing(FSP).Then,Mg alloy sample designed with different precipitated morphology ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase was treated by microarc oxidation(MAO)in Na_(3)PO_(4)/Na2SiO3electrolyte.The characteristics and performance of the MAO coating was analyzed using scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS),X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),contact angle meter,and potentiodynamic polarization.It was found that the coarseα-Mg grains in extruded AZ91D Mg alloy were refined by FSP,and theβ-Mg_(17)Al_(12)phase with reticular structure was broken and dispersed.The nano-ZrO_(2)particles were pinned at the grain boundary by FSP,which refined theα-Mg grain and promoted the precipitation ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase in grains.It effectively inhibited the“cascade”phenomenon of microarcs,which induced the uniform distribution of discharge pores.The MAO coating on Zr-FSP sample had good wettability and corrosion resistance.However,TiO_(2)particles were hardly detected in the coating on TiFSP sample.

Effects of in-situ ZrB_2 particle on grain refinement of ZrB_2/AZ91D magnesium matrix composite

In-situ ZrB2/AZ91D magnesium matrix composite was successfully synthesized with Al/K2ZrF6+NH4BF4 by means of Direct Melt Reaction.The fabricated ZrB2/AZ91D magnesium matrix composite through direct melt mixing method was investigated.Results from X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) confirmed the existence of ZrB2 particles in the AZ91D alloy,and most ZrB2 particles were in the size range of just several microns,some even to 100 nm.The cast specimens were studied through corrosion testing and heat treatment.The average grain size of AZ91D decreased markedly from about 250μm to 50μm.In addition,the shape and size of the β-Mg17Al12 phase as well as the morphologies of primary α-Mg in the magnesium matrix composite were greatly changed.The network structure of the β-Mg17Al12 phase was broken into small blocks and the size of α-Mg decreased significantly.

浇铸温度与模具温度对AZ91D和Mg-3Nd-0.2Zn-Zr镁合金热裂性能的影响(英文)

研究了浇铸温度和模具温度两个温度参数在重力金属型铸造中对商业AZ91D和新型Mg-3Nd-0.2Zn-Zr （质量分数，%；NZ30K）镁合金热裂性能的影响。结果表明，模具温度对合金热裂性能的影响比浇铸温度的更显著，后者的影响仅在模具温度较低时（AZ91D在341 K，NZ30K在423 K）有所显现。与只包含补缩参数的热裂模型相比，同时包含补缩参数、晶粒尺寸和合金凝固区间的热裂模型更能够准确地评价不同镁合金的热裂性能。为了获得较好的热裂抗力，建议AZ91D合金的浇铸温度为961~991 K，模具温度≥641 K；NZ30K合金的浇铸温度为1003~1033 K，模具温度≥623 K。

Mg-TiB_2中间合金和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段研究了粉末原位合成法制备的Mg-50%TiB2(质量分数,下同)中间合金的组织和结构,以及Mg-50%TiB2和Sr对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,1.4%(Mg-50%TiB2)中间合金和0.1%Sr的复合添加可使AZ91D镁合金的α-Mg晶粒尺寸由基体合金的240μm降至49μm。通过面错配度计算证实TiB2可成为初生-αMg的良好异质核心。加入碱土元素Sr引起合金成分过冷度增加,从而激活固/液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。

Al2O3-SiO2／AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2／AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺，适宜的挤压铸造工艺为：基体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明：复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成；镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物；基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层。与镁合金相比，复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高。

高能超声对Mg_2Si/AZ91D复合材料的影响

为改善原位颗粒增强镁基复合材料的性能,采用原位合成技术制备了Mg2Si/AZ91D复合材料,通过在熔体中施加高能超声,研究了超声时间和超声功率对复合材料组织性能的影响.结果表明:随着超声时间的延长或超声功率的增大,复合材料中粗大的汉字状Mg2Si相变得细小、分布均匀,同时细小分布均匀的球化状β-Mg17Al12相增多;超声时间为6 min、超声功率为1.2 kW时,组织中呈短棒状的Mg2Si颗粒和球化状β-Mg17Al12相分布均匀,且复合材料的抗拉强度和伸长率达到最大,分别为220.5 MPa和2.6%,较未施加超声的复合材料试样提高了22.3%和38.9%;再延长处理时间或增大输出功率,组织有粗化的趋势,复合材料的抗拉性能及伸长率也呈现先升后降趋势.

固溶处理对原位合成Mg_2Si/AZ91D复合材料组织及性能的影响(英文)

研究固溶处理对Mg-SiO2体系原位合成制备的Mg2Si/AZ91D复合材料的组织和性能的影响。结果表明:AZ91D镁合金在加入SiO2(其中Si占合金质量的1.5%)后,出现了粗大的汉字状Mg2Si相,固溶处理改变了Mg2Si相的形貌与分布,并使β-Mg17Al12相溶入到基体中;随着固溶时间的增加,汉字状的Mg2Si相熔断、球化,在420℃保温16h时Mg2Si相最为细小、弥散;固溶处理后复合材料的抗拉强度增加了14.9%,伸长率增加了38.9%。固溶处理时在Mg2Si/Mg界面间的界面张力作用下,Mg2Si相不断熔断、聚集、扩散,最终获得球化的Mg2Si相。

Mg-TiB_2中间合金和Ca对AZ91D镁合金组织和性能的影响

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究Mg-50%TiB2(质量分数)中间合金和碱土金属元素Ca对AZ91D镁合金组织和性能的影响。结果表明:0.7%TiB2和0.1%Ca可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至46μm。通过能谱分析及面错配度的计算证实:TiB2颗粒可作为初生α-Mg的良好异质形核核心。碱土金属元素Ca在晶界处富集,阻碍了α-Mg晶粒生长,对晶粒细化起到了一定的作用。显微组织的细化使合金的强韧性明显提高,并对耐腐蚀性能有较大改善。

含Ce(SO_4)_2电解液体系中所形成AZ91D微弧氧化膜层的表征

在微弧氧化过程中,电解液的组成对氧化膜层的形成具有重要作用。本文研究了Na2SiO3电解液体系中,Ce(SO4)2的含量对AZ91D微弧氧化膜层特性的影响。测定了氧化膜层的厚度,并用XRD、SEM对氧化膜进行了相组成及表面形貌的分析。结果表明:Ce(SO4)2在0.10～0.30g/L范围内逐渐增加时,陶瓷层的厚度呈现出先增大后减小的趋势,随着Ce(SO4)2含量的增加,氧化膜层表面孔洞直径减小,且裂纹明显减少,氧化膜层较为平整、均匀。XRD分析结果显示,氧化膜层主要由立方结构MgO和镁橄榄石相Mg2SiO4构成。

AZ91D镁合金在含SO_2大气环境中的初期腐蚀行为

采用室内加速的方法,利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等手段对AZ91D镁合金在含微量SO2工业污染环境中的初期腐蚀层形貌以及腐蚀产物进行了分析和研究。结果表明:SO2加速镁合金的腐蚀,随着SO2含量增加,镁的腐蚀速率加快。镁合金的初期腐蚀具有局部腐蚀的特征。腐蚀优先从α相基体开始,腐蚀初期在材料表面生成一层保护性的含有MgO和Mg(OH)2的薄膜。SO2降低了薄液层的pH值,增强溶解过程,促进可溶性MgSO3·6H2O和MgSO4·6H2O腐蚀产物的生成,使表面膜失去保护作用,加速镁合金的后期腐蚀。

溶胶-凝胶法AZ91D镁合金表面制备TiO_2涂层及其腐蚀性能研究

利用有机醇盐水解法合成了TiO2溶胶,采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备了TiO2薄膜。通过XRD、SEM等分析技术对涂层的表面结构和组织进行表征,并探讨了该涂层的耐腐蚀性能及涂覆次数对腐蚀性的影响。结果表明:以钛酸丁酯为原料,无水乙醇为溶剂,盐酸和去离子水的混合液为稳定剂,可制备出均匀透明的TiO2溶胶;3.5%NaCl水溶液动电位极化曲线试验表明,TiO2薄膜提高了镁合金表面的耐腐蚀性。

钇对Mg_2Si/AZ91D复合材料中Mg_2Si相变质的影响

研究了不同含量的钇对Mg2Si/AZ91D复合材料中Mg2Si相形貌的影响。结果表明:Y对Mg2Si/AZ91D复合材料中共晶Mg2Si有明显的细化变质效果,合金液经0.8%Y变质后,共晶Mg2Si相由粗大的树枝状或汉字状转变为颗粒状。在1.2%添加范围内,随Y加入量的增加,对共晶Mg2Si相的细化变质效果增强,未出现过变质现象。固溶处理能使Mg2Si/AZ91D复合材料中枝状或汉字状Mg2Si发生部分溶解,并依靠原子扩散自发粒状化,Y的细化变质能促进Mg2Si相固溶处理时的粒状化。

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺,适宜的挤压铸造工艺为预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成较紧密的结合层。

AZ91D镁合金在SO_2薄液膜下的电化学腐蚀行为

利用自建厚度可控的大气腐蚀薄液膜电化学测试装置,通过分析极化曲线以及交流阻抗谱探讨了AZ91D镁合金在含SO2薄液膜下的腐蚀电化学行为,并观察了镁合金在薄液膜下的腐蚀形貌。结果表明:薄液膜厚度和SO2对镁合金阴、阳极化率都有影响;SO2的存在使阴、阳极化率降低,加速镁合金在薄液膜下的腐蚀;随着薄液膜的减薄,腐蚀加速,50μm下出现最大值,但在极薄液膜下腐蚀产物的形成阻碍O2的扩散,腐蚀减缓;极限扩散电流密度随薄液膜厚度的增大先增加后减小,薄液膜厚度小于50μm时,腐蚀产物的堆积使阳极过程受到抑制;镁合金在SO2薄液膜下的阻抗谱由一个高频容抗弧和一个低频扩散阻抗组成,表现为两个时间常数;在不同厚度SO2薄液膜下腐蚀倾向从大到小的顺序为50,20,200,300μm。

Mg-TiB_2中间合金和Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化

采用SEM、EDS和XRD等测试手段,研究了Mg-50%TiB2中间合金和稀土元素Ce对AZ91D镁合金显微组织的细化效果。结果表明,加入1.4%的中间合金可以显著细化AZ91D镁合金的枝晶组织和晶粒,α-Mg的平均晶粒尺寸由240μm下降至50μm。在此基础上,复合添加0.2%Ce后,枝晶组织和晶粒进一步细化,同时,β相由粗大骨骼状转变为岛状和细小的粒状,且产生新相Al4Ce。通过能谱分析及面错配度计算证实,TiB2可作为初生α-Mg的良好异质核心。加入稀土元素Ce引起合金成分过冷度增加,从而激活固液界面前沿潜在的TiB2核心,提高TiB2的形核率。

铋含量对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与性能的影响

制备原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料,研究铋变质剂含量对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,加入铋变质剂后,原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生相Mg_2Si由粗大的树枝状变成细小的多边形状和颗粒状,共晶相Mg_2Si由汉字状变成短棒状和蠕虫状,Mg17Al12相由连续网状分布变成弥散板条状分布。铋含量为0.8%时,初生相Mg_2Si最细小,平均晶粒尺寸为13μm,比未变质时减小了81%。铋含量为0.8%时Mg_2Si/AZ91D复合材料力学性能最佳,抗拉强度和延伸率分别为290 MPa和6.7%,比未变质时分别提高25.5%和109%。

SO_2/CO_2气体对纯镁及AZ91D合金的保护行为

为探究气体保护纯镁及镁合金免于氧化及燃烧的机制,研究了体积分数为3%SO2和97%CO2混合气体在非封闭熔化炉中对熔融纯镁及AZ91D合金的保护行为。借助具有能谱测定(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分别分析了熔融纯镁及AZ91D合金表面膜的显微组织、化学成分及相组成。结果表明:在680℃AZ91D合金表面膜密集连续,其厚度约为2μm,而纯镁表面膜厚度约为1μm,混合气体对AZ91D合金的保护效果优于纯镁。两种熔体表面膜由MgO、MgS及少量单质C相组成。除AZ91D表面膜含有少量Al外,两种表面膜均含有S、C、O及Mg元素。

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料。适宜的挤压铸造工艺为:预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和压力30～50 MPa。XRD、SEM、EDS和OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、MgO、AlPO_4、3Al_2O_3·2SiO_2和Mg_2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg_2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层。与镁合金相比,复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高。

AZ91D镁合金Ni-Cu-P/纳米TiO_2化学镀层的抗菌性能

为了探究化学复合镀Ni-P层的抗菌性能,对AZ91D镁合金进行了Ni-Cu-P/纳米TiO2化学复合镀,制备出了具有光催化性能及优异抗菌性能的镀层。利用扫描电镜和X射线衍射技术对镀层进行了分析,并对镀层进行了紫外光照射。结果表明:TiO2粉末与复合镀层使甲基橙的脱色率均为12.5%;镀液中TiO2含量为4g/L时抗菌性能达99.70%,其余含量时抗菌率均达到95.00%以上。

保温时间对Al_2O_(3f)/AZ91D复合材料抗拉强度的影响

采用熔体浸渗法制备了Al2O3f/AZ91D复合材料,并利用光学显微镜、SEM、XRD等手段对其成分、组织及保温时间与抗拉强度之间的关系进行了研究。结果表明,Al2O3f/AZ91D复合材料组织中有硬脆相Mg2Si生成;保温40min时复合材料的抗拉强度较基体合金略有增强;随着保温时间的延长,材料组织中的Mg2Si相大量增加,从而使复合材料的抗拉强度下降。