浅谈几种典型镁合金激光表面改性技术

镁合金具有密度小,比强度高和生物相容性好等优点,然而,表面性能不佳限制了其进一步应用。通过表面改性技术提高镁合金的耐腐蚀性和耐磨性可扩展镁合金的应用范围。激光技术在镁合金的表面改性中效果显著,得到广泛应用。主要介绍激光熔凝、纹理化和熔覆等几种典型镁合金表面改性技术,从激光–合金相互作用、微观组织结构的演变规律出发,分析表面性能增强机理。     

镁合金铸件的反偏析

在镁合金铸件的表面上,经常出现一些奇怪的现象,如“灰斑”、“汗珠”、“白纹”等,这就是镁合金铸件的反偏析。它们是如何产生的?对铸件质量有何影响?这是值得我们探讨的。一、反偏析的主要形式及其特征 1.“灰斑”。在氧化后的铸件表面上,呈一块块灰白色或黑色的斑块(即氧化不上)。它主要出现在铸件放冷铁的部位、厚大部位及大     

飞机起落架轮毂断裂机理研究

用光学金相、X光透视、断口金相及红外光谱分析技术分析了飞机主起落架轮毂断裂件的冶金铸造质量、断裂机理以及相关失效件轴承、轮轴的损伤特征 ,经实验室模拟试验再现了断裂件断口的宏观、微观形貌。确定了 ZM5 T4铸镁合金轮毂断裂性质和原因 ,为防止同类事故发生提供了可靠依据     

镁合金表面保护膜的研究

介绍了镁合金表面形成保护膜的化学转化、阳极氧化、微弧氧化、电镀和化学镀这些表面处理方法的研究情况。通过对这些方法中化学处理溶液的性质、工艺特点以及膜层性能进行分析，指出了各方法存在的问题以及今后研究的方向。     

镁合金铰孔收缩量的初步探讨

镁合金在航空工业中早已得到广泛的应用。但在加工过程中却存在着温差变形、弹性变形等特殊问题。本文仅对镁合金铰孔中的弹性变形做以下初步探讨。某材料为ZM5T_4的一个零件,要求在φ9.8的底孔中铰削φ10D(~( 0.03))孔。所选用铰刀的实际尺寸为φ10.005,但铰削后,铰刀却不易退出,10D塞规的通端也无法塞入。显而易见,铰削后的孔径小于铰刀实际尺寸,未能达到图纸要求。我们认为这是由于镁合金材料在内孔铰削时因弹性变形引起孔径收缩所致。为解决这个问题,我们做了一些试验,并初步探讨了孔径收缩量和铰削余量间的函数关     

压铸镁合金腐蚀疲劳性能的研究

研究了压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气和模拟海水(3.5% NaCl溶液)环境中的疲劳行为.结果表明:压铸镁合金疲劳裂纹萌生于试样表面或近表面的铸造缺陷处;压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气环境中具有疲劳极限,其值分别约为100MPa和90MPa,而在模拟海水环境中该两种压铸镁合金均不存在疲劳极限;模拟海水严重恶化压铸镁合金AM50HP和AZ91HP的疲劳性能,并且随着施加载荷的降低,影响加剧;特别地,研究发现模拟海水对压铸AM50HP疲劳性能的恶化程度较压铸镁合金AZ91HP更为严重,且这种影响趋势与该两种镁合金的机械化学性能相一致.     

稀土镁合金强韧性设计与开发

镁合金作为最轻质的结构材料,在电子产品及汽车工业领域具有广泛的应用前景。相比于非稀土镁合金,稀土镁合金具有强度高且高温性能好的优点,而成为研究热点之一。本文重点介绍了高稀土含量镁合金和低稀土含量镁合金的强韧化方法。高稀土含量的镁合金可以调控三角分布的棱柱面片状析出相β',阻碍位错滑移,提高合金强度。低稀土含量的镁合金可以采用表面机械研磨处理方法得到表面含有纳米晶中心含有孪晶的梯度组织,利用细晶强化和孪晶强化提高合金强度。     

稀土气相扩渗提高镁合金表面耐蚀性研究

镁合金在航空工业上的应用具有悠久的历史。由于密度小、比强度高、减震能力强和压铸成型工艺性能好等特点,镁合金作为结构材料将对飞机综合性能的提高及能量消耗的减少等方面带来极大的影响。然而耐蚀性能差限制了镁合金的广泛应用。 采用化学热处理方法通过气-固相界面反应将混合稀土渗入到镁合金表面来提高表面耐蚀性能的相关研究还少见报道。     

镁合金在空空导弹导引头上应用可行性研究

对空空导弹导引头上镁合金材料的选用、加工、表面处理、结构装配、盐雾试验等方面进行了研究。首先在目前应用较为广泛的镁合金材料牌号中选取了适合导引头结构应用的MB15来代替目前应用的铝合金材料,并选取导引头中具有代表性的薄壁、高精度试验件进行了加工试制;其次对试制试验件选取不同的表面处理方法进行表面处理,通过装配、盐雾试验来验证其表面处理的防腐蚀能力;最后给出了在空空导弹导引头上应用镁合金的合理建议。     

镁合金表面冷喷涂420不锈钢/WC-17Co涂层及其耐磨耐蚀性能

采用冷喷涂工艺在AZ80镁合金表面制备420/WC-17Co涂层。利用SEM分析喷涂粉末形貌及涂层显微结构;通过显微硬度计和万能材料试验机测定涂层的显微硬度和结合强度;采用球盘式摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能;通过电化学实验测定涂层和镁合金基材的耐腐蚀性能。结果表明:采用冷喷涂工艺可在AZ80镁合金基体上制备出高质量的420/WC-17Co涂层,冷喷涂420/WC-17Co涂层的显微硬度为(615±62)HV,结合强度为(57±11)MPa,涂层的磨损率为3.3×10~(–6) mm~3·N·m,其耐磨性较镁合金基材提高了2个数量级,涂层自腐蚀电流较镁合金基材降低了1个数量级。因此,冷喷涂420/WC-17Co涂层在不产生明显热影响的情况下,可以显著提高镁合金表面的耐磨耐蚀性能,是一种较为理想的镁合金表面强化工艺。     

镁合金高速切削条件下表面粗糙度影响因素析因分析

为研究镁合金在高速切削条件下切削用量和刀具形状对已加工表面粗糙度的影响规律,综合应用析因与均匀试验设计,以一定的切削用量和一定的刀具对Mg-Al-Zn-Mn系镁合金进行了高速车削试验,并结合回归统计与响应曲面方法建立了表面粗糙度Ra经验公式。     

先进镁合金成员件的修复技术

电火花合金化和激光多层涂敷是一种先进的修复技术,在航空用镁合金成品件的修复上具有很大的潜力。本文简要介绍了镁合金加工处理时的特点和利用电火花合金化和激光多层涂敷技术对镁合金成品件进行的修复。     

疏水涂层的制备及性能

涂层的疏水效果不仅取决于涂料自身表面自由能的大小,还与其表面粗糙度有密切的关系.通过向涂料中添加疏水助剂降低表面能,控制喷涂工艺提高涂层表面粗糙度,制备了巯水涂层.研究了疏水剂的种类、用量以及表面粗糙度对涂层疏水性能的影响.结果表明:当疏水剂的用量为5wt％,表面略微粗糙时,接触角达到139.,具有良好的疏水效果.     

AZ91D镁合金表面浸锌工艺研究

为使AZ91D镁合金表面浸锌时无需采用氢氟酸进行前处理,采用百格试验和盐雾试验等方法对浸锌液主要成份及工艺参数对所得浸锌层性能的影响进行了研究。结果表明:浸锌液中硫酸锌和焦磷酸钾的浓度、浸锌液的温度、pH值以及浸锌时间均对浸锌层的质量有很大影响;最佳浸锌液的组成为:硫酸锌40g/L,焦磷酸钾125g/L,抑制剂20g/L,添加剂80g/L,与工艺参数温度75±5℃,pH值10.5±0.5,时间2~3min;在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良好,耐盐雾时在最佳浸锌条件下可在AZ91D镁合金表面获得浸锌层的结合力良发好,耐盐雾时间为28min,将浸锌后的镁合金进行电镀铜试验,铜镀层结合力与耐蚀性均良好。     

室温薄膜磷化用I-5A型表面调整剂

为细化磷化膜的结晶可采用多种方法,其中表面调整是最有效的一种。此外,表面调整还是在磷化液中主盐浓度低的条件下进行室温磷化不可缺少的前处理工序。本文综述了I-5A型表面调整剂的使用效果及使用稳定性。含有SJ稳定剂的I-5A液具有独特的表面调整特性。它能促使钢铁基体表面成膜速度加快、降低膜层的孔隙率,导致膜层细而致密,以致不再进行钝化处理就能获得满意的磷化效果。表面调整液中加入SJ稳定剂后还可长期保持胶体态表面调整液的使用稳定性。I-5A表面调整液与室温磷化液的优良匹配性使得磷化膜和磷化膜—漆膜的质量达到或超过了国家标准(GB6807-86)中的技术要求。     

镁合金表面防护工艺研究

本文介绍了两种新型镁合金(镁-锰系及镁-锌-锆-钇系)的表面处理工艺方法,提出了对膜层防护性能的质量评价标准,为这两种负电性极强的镁合金的使用提供了试验数据。     

Mg-Li-Ca表面气相扩散法制备氢氧化镁/硬脂酸 复合涂层的耐蚀性能

采用气相扩散法,在Mg-1Li-1Ca镁合金表面制备氢氧化镁/硬脂酸复合涂层,以提高镁合金的耐蚀性能。利用高分辨扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的表面形貌和化学成分进行表征;通过电化学实验和腐蚀浸泡实验研究复合涂层的耐蚀性能,探讨复合涂层成膜机理和耐蚀机理。结果表明:Mg-1Li-1Ca合金表面氢氧化镁涂层呈紧密排列的花瓣状多孔结构,硬脂酸涂层未明显地改变氢氧化镁涂层形貌;因其具有较低的表面能,表现出良好的疏水性,有效地阻止了腐蚀介质进入涂层内部,增强了涂层的屏蔽作用;氢氧化镁/硬脂酸复合涂层的腐蚀电流密度(1.45×10–7A/cm2)比Mg-1Li-1Ca合金基体腐蚀电流密度(2.70×10–5A/cm2)降低了两个数量级。交流阻抗值表明,此复合涂层的电荷转移电阻约为基体的200倍。说明此复合涂层有效地提高了镁合金的耐蚀性能。     

镍基高温合金GH4169磨削参数对表面完整性影响

研究了用单晶刚玉砂轮磨削镍基高温合金GH4169时,磨削参数对表面完整性中的表面特征(表面粗糙度、表面形貌、表面显微硬度和表面残余应力)的影响,以期优化磨削参数.砂轮速度依次选择15,20,25m/s,磨削深度分别选择50,100,150μm,工件速度分别选择5,10,15m/min.研究结果表明:表面粗糙度对工件速度的变化最敏感,表面显微硬度对砂轮速度变化最敏感,表面残余应力对砂轮速度变化最敏感;同时表明了磨削参数对磨削表面形貌、显微硬度梯度、微观组织、残余应力梯度的影响,揭示了表面完整性中的变质层形成规律.其塑性变形层在5～10μm,显微硬度变化影响层为80～100μm,残余应力影响层厚度为80～200μm,其为磨削镍基高温合金表面完整性控制研究提供相关的实验数据基础.      

辐射涂层对空心涡轮叶片定向凝固组织的影响

为了得到组织细密的定向晶叶片,采用数值模拟和实验相结合的方法,对比研究了铸型表面涂挂具有较高辐射性能的石墨涂层和氧化铬涂层对空心涡轮叶片定向凝固组织的影响。理论分析表明,铸型表面辐射系数提高能够在一定程度上提高铸件顶端的温度梯度。实验结果表明,通过在铸型表面涂挂氧化铬涂层材料,显著提高了铸型表面辐射散热性能,降低了铸件顶端的一次枝晶间距。铸件顶端的一次枝晶平均间距为336 μm,较未涂挂任何涂层减小12.5%,较涂挂石墨涂层减小2.9%,定向晶组织得到显著细化。采用铸型外表面涂挂氧化铬辐射涂层的方法成形的复杂结构空心涡轮叶片定向晶组织形态良好。     

室温薄膜磷化用Ⅰ—5A型表面调整剂

为细化磷化膜的结晶可采用多种方法，其中表面调整是最有效的一种。此外，表面调整还是在磷化液中主盐浓度低的条件下进行室温磷化不可缺少的前处理工序。本文综述了Ⅰ—5A型表面调整剂的使用效果及使用稳定性。含有SJ稳定剂的Ⅰ-5A液具有独特的表达调整特性。它能促使钢铁基体表面成膜速度加快、降低膜层的孔隙率，导致膜层细而致密，以致不再进行钝化处理就能获得满意的磷化效果。表面调整液中加入SJ稳定剂后还可长期保持胶体态表面调整液的使用稳定性，Ⅰ-5A表面调整液与室温磷化液的优良匹配性使得磷化膜和磷化膜-漆膜的质量达到或超过了国家标准（GB6807-86）中的技术要求。