ZK60镁合金激光表面熔凝处理及性能研究

为提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,采用激光表面熔凝的方法在镁合金表面制备激光熔凝层,研究扫描速度对镁合金熔凝层形貌、微观组织、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪等仪器,观察分析熔凝层的表面及横截面形貌、粗糙度和显微组织,采用显微维氏硬度计测试分析熔凝层横截面的显微硬度,采用电化学工作站测试分析熔凝层的耐腐蚀性能。结果表明,激光表面熔凝处理在镁合金表面形成了厚度约为100~180μm的熔凝层,熔凝层厚度和表面粗糙度随扫描速度的降低而增加。熔凝层由细小等轴晶和放射状柱状晶组成,晶粒尺寸约1.5μm,熔凝层的相组成为α-Mg相和MgZn_(2)相,显微硬度比基体提高了约33.7%。当扫描速度为25 mm/s时,镁合金熔凝层的自腐蚀电位比未处理镁合金向正向移动了0.118 V,自腐蚀电流密度比未处理镁合金降低了约2个数量级,耐腐蚀性达到最佳。

LZ91镁锂合金植酸处理工艺及耐腐蚀性能研究

为了改善LZ91镁锂合金的耐腐蚀性能,采用正交试验法对厚度为3 mm的商用轧制态双相LZ91镁锂合金板材表面进行植酸化学转化处理,借助扫描电子显微镜、电化学工作站等设备对不同植酸转化处理的自腐蚀电流密度进行研究,并探讨植酸化学转化液浓度、转化时间、pH值和转化温度对LZ91镁锂合金耐腐蚀性能的影响,得出最佳耐腐蚀性能的植酸化学转化工艺参数。结果表明:对LZ91镁锂合金植酸化学转化处理影响最显著的是溶液pH值、其次为转化时间、再次为转化液浓度、最后则为转化温度;当植酸浓度为2 mL/L,转化时间为5 min,pH值为6和转化温度为35℃时,LZ91镁锂合金植酸化学转化处理后的耐腐蚀性能最佳,此时自腐蚀电流密度达到最小值2.254×10^(-5)A/cm^(2);与未植酸处理相比,自腐蚀电流密度下降了2个数量级,耐腐蚀性能得到很大提升。因此,植酸化学转化处理提升LZ91镁锂合金的耐腐蚀性能有一定的应用价值。

激光熔覆功率对FeCrNiCoMoBSi高熵合金涂层电化学腐蚀性能的影响

探讨了FeCrNiCoMoBSi高熵合金(HEA)激光熔覆涂层的微观结构以及激光功率对涂层物相和电化学腐蚀性能的影响。研究结果显示,HEA涂层由底部的柱状晶带、顶部的等轴晶带以及中间混晶带(由柱状晶和等轴晶混合组成)构成。采用3 000W功率制备的HEA涂层表现出最低的自腐蚀电流密度(0.425μA/cm^(2))、最高的自腐蚀电位(-0.16852V)以及最大的极化阻抗(69 616Ω),其阻抗模值■为1 143Ω·cm^(2),分别是1 800,2 500和4 500 W功率激光熔覆涂层的8.65倍、4.91倍和7.14倍,且其最大相位角为76.23°,均高于其它三种涂层。综合评估显示,采用3 000 W功率制备的HEA涂层具有出色的电化学腐蚀性能。这是由于其单一的FCC晶体结构、抗腐蚀的铁镍合金相和单质铬相、良好的晶体结晶度、细化的晶粒尺寸以及卓越的钝化效应,使其电化学腐蚀性能显著优于其他功率制备的涂层。

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀行为的影响

为了探究搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用体视镜、光学显微镜、接触角测量仪、电化学工作站等设备研究了AZ31母材与不同工艺参数下FSP-AZ31在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在转速800~1200 r/min、加工速度80~120 mm/min范围内,FSP-AZ31与母材腐蚀机制均为点蚀。与母材相比,FSP-AZ31点蚀程度较轻,自腐蚀电流密度减小,阻抗增大,FSP均能够提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能。当加工速度为100 mm/min时,随着旋转速度增大,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。试样在旋转速度为1200 r/min时自腐蚀电流密度达到最小值9.2×10^(-5)A·cm^(-2)。当旋转速度为1000 r/min时,随着加工速度减小,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。在加工速度为80 mm/min时试样的自腐蚀电流密度达到最小,其值为7.6×10^(-5)A·cm^(-2)。相比AZ31镁合金,1000 r/min和80 mm/min条件下FSP-AZ31的接触角由29.703°上升至58.448°。

不同凝固条件下Fe-Sn合金的组织形貌及相组成

采用高频感应加热和单辊急冷技术分别制备了纽扣状和薄带状的Fe-Sn合金试样,并利用OM、SEM、EDS、XRD等分析手段,对Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金在常规凝固和快速凝固条件下的相分离组织及物相组成进行了对比分析。结果表明:常规凝固条件下,纽扣状Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金的凝固形貌差异显著,但物相组成相同,包含α-Fe、(Sn)、Fe_(3)Sn_(2)、FeSn和FeSn_(2)五个相。Fe_(60)Sn_(40)合金呈界线明显的球-冠包裹式结构,而Fe_(40)Sn_(60)合金形貌按组织特征分为上部枝晶-中部小尺寸粒子-下部大尺寸粒子三个区域,且彼此界线不明显。相反,快速凝固条件下合金条带的组织形貌相近,球形第二相粒子均匀分布于基体内,物相由α-Fe、(Sn)、FeSn和FeSn_(2)组成。常规凝固形貌的差异性归因于不同的第二相液滴运动特性,合金条带中Fe_(3)Sn_(2)相的缺失可能是高冷速抑制了Fe_(3)Sn_(2)相的生成。

离焦量对ZK60镁合金激光表面熔凝组织及性能的影响

为改善镁合金的耐蚀性,通过激光表面熔凝工艺在ZK60镁合金表面制备熔凝层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、电化学工作站分析了熔凝层的组织结构、表面形貌、显微硬度和耐蚀性。结果表明,激光表面熔凝处理可极大程度细化镁合金晶粒,熔凝层的厚度和粗糙度随激光离焦量的增大而减小,熔凝层由细小等轴晶和柱状晶组成,相组成主要为α-Mg相和MgZn2相。当离焦量为5 mm时,镁合金熔凝层的表面形貌和耐蚀性达到最佳,与未处理镁合金相比,熔凝层的显微硬度提高约36.1%,腐蚀电位向正向移动约0.097 V。

难混溶合金粉末中核/壳结构形成过程的可视化模拟与观测研究

采用自制热台建立了环形温度梯度场,利用丁二腈-水(SCN-H_(2)O)溶液开展了原位相分离观测实验,“模拟”了微重力条件下难混溶合金粉末中核/壳结构形貌的演化过程。结果表明:第二相(L_(2))微球在向试样中心迁移过程中尺寸不断变化。首先,初始L_(2)相在两相区内因碰撞而尺寸变大,但变化不明显;其次,部分L_(2)相在超过双节点温度位置进入单相区后,尺寸减小;最后,随着试样温度降低,L_(2)相因剧烈碰撞而尺寸急速增大,形成核结构。此外,核是由尺寸较大的L_(2)相微球经多次碰撞后在试样中心凝固而形成的。

感应熔涂温度对FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层抗高温氧化性能的影响

为了解决超超临界锅炉管等高温部件在极限高温工况下的氧化问题,探索抗高温氧化FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层制备工艺的可行性。利用火焰热喷涂与感应熔涂相结合的方法,在15CrMo钢基体上采用不同的感应熔涂温度制备了3种FeCoCrNiMoBSi高熵合金涂层,并对3种涂层和基体分别进行高温氧化试验,通过金相观察、XRD、SEM和EDS分析对比涂层氧化前后的物相组成、微观结构和元素组成,分析其高温氧化性能。结果表明,990、1020和1050℃熔涂涂层的氧化动力学曲线均遵循抛物线规律,在900℃氧化120 h后,上述3种涂层的氧化质量增加分别为0.58、0.50和0.54 mg/cm^(2),而基体的氧化质量增加为73.28 mg/cm^(2),约为涂层氧化质量增加的146倍。由此可见涂层的抗高温氧化性远优于基体,其中熔涂温度为1020℃的涂层具备最好的抗氧化性。