镁合金表面扩渗Al-Zn工艺及对其性能的影响研究.doc

1、单位代码 学号 分 类 号 密 级 XX大学毕业论文镁合金表面扩渗Al-Zn工艺及对其性能的影响研究 院（系）名称专 业 名 称学 生 姓 名指 导 教 师20xx年 5 月 15 日镁合金表面扩渗Al-Zn工艺及对其性能的影响研究摘 要镁及镁合金具有一系列的性能优点，其密度小，比刚度高，电磁屏蔽性能优异，热成型和切削加工性好，同时还具有易于回收再利用等突出优点，被誉为2l世纪的绿色金属材料。AZ91D镁合金是工业应用最为广泛的镁合金之一。但镁是活泼金属，且镁的氧化膜疏松多孔，故镁及镁合金的耐腐蚀性很差，影响了其应用性。目前主要采取以下几种方法来解决镁合金耐腐性问题， 一是提高镁合金纯度或研制

2、新合金，二是采用快速凝固工艺，三就是采用表面处理技术，生成涂层或膜以及进行表面改性。本文主要是通过热扩渗Al、Zn，来改善镁合金的性能。采用切割机切取镁合金块，然后将其打磨、抛光，制成一定尺寸的试样，清洗试样烘干备用，再配置一定量的纯A1渗剂、50%Al+50%Zn渗剂作为扩渗介质。在温度可控的箱式电阻炉内，在不同温度下， 对AZ91D镁合金进行不同时间的表面扩渗处理。然后观察试样的金相组织与渗层厚度，分析Al、Zn对AZ91D镁合金表面组织的影响，通过硬度测试对比分析不同条件下进行表面扩渗对镁合金的硬度方面带来的变化与影响，在利用腐蚀试验对基体和渗层的耐蚀性进行了对比分析。试验表明：观察试样

3、的显微组织发现，扩渗过Al、Zn的试样表面显微组织发生明显变化，通过硬度测试与浸液腐蚀和电极腐蚀证明扩渗层的形成能够提高镁合金的表面硬度与耐腐蚀性。关键字：AZ91D镁合金，扩渗，硬度，耐腐蚀性Effect Of Solid Diffusion of Al-Zn on the Properties of AZ91D Magnesium AlloyAbstractMagnesium and magnesium alloys with a range of performance benefits， their low density and specific rigidity， electrom

4、agnetic shielding performance， thermoforming and good machinability， and also highlight the advantages of easy recycling use， known as the green metallic materials of the 21st century AZ91D magnesium alloy is one of the industrys most widely used magnesium alloy Magnesium is the active metals， and o

5、xide membrane of magnesium is porous， so the poor corrosion resistance of magnesium and magnesium alloys， Affect its application Mainly take the following are several ways to solve the corrosion resistance of magnesium alloy， the first is to enhance the purity of magnesium alloy， or the development

6、of new alloys， the second is using the rapid solidification process， three is the use of surface treatment technology to generate a coating or membrane， and surface modification sex This paper is to discuss the diffusion of Al through the hot， of Zn， to improve the performance of magnesium alloy The

7、 cutting machine cut magnesium alloy block and then polished， polished， made of a certain size of the sample， cleaning sample and then drying， and then configure a certain amount of pure Al penetration， 50% Al +50% Zn penetration as a diffusion dielectric In a temperature-controlled box-type resista

8、nce furnace AZ91D magnesium alloy get the surface diffusion at different temperatures and different times And then observe the microstructure and diffusion layer thickness of the sample the thickness of the nitrided layer， analysis the impact of Al 、Zn in the surface structure of AZ91D magnesium all

9、oy， hardness test comparison analysis the impact of surface diffusion on the hardness of the magnesium alloy under different conditions In the use of corrosion test analysis of the corrosion resistance of the original sample and the diffusion The tests showed: Microstructure observation of the speci

10、men found that diffusion of Al， Zn specimen surface microstructure change significantly， by means of hardness testing and immersion corrosion and electrode corrosion proof of the existence of the diffusion layer can significantly increase the magnesium alloy surface hardness and corrosion resistance

11、Key words: AZ91D Magnesium Alloy， Diffusion， Hardness， Corrosion Resistance目 录1 绪 论11.1 镁及镁合金的历史11.2 国内镁及镁合金的现状21.3 镁及镁合金的缺点31.4 镁合金表面改性方法41.4.1 表面扩渗合金化改性技术41.4.2 阳极氧化51.4.3 金属镀层71.4.4 高能束技术处理81.5 Al、Zn的作用81.5.1 Al的作用81.5.2 Zn的作用81.6 研究内容和工艺过程91.6.1 研究内容91.6.2 工艺过程92 实验方法及分析手段102.1 试样的制备102.2 配置渗剂11

12、2.3 扩渗工艺参数的确定132.3.1 扩渗温度132.3.2 扩渗时间132.3.3 扩渗过程132.4 组织分析和性能测试142.4.1 组织分析142.4.2 显微硬度测试152.4.3 失重腐蚀速率测定152.4.4 电化学腐蚀性能测试163 结果与讨论173.1 AZ91D镁合金渗层的表面形貌173.1.1 原AZ91镁合金试样表面形貌173.1.2 渗铝后的AZ91D镁合金表面形貌183.1.3 AZ91D镁合金渗A1-Zn层的表面形貌193.2 镁合金表面热扩散机理的研究213.2.1 扩渗层形成与扩渗机制213.2.2 渗层形成的主要影响因素243.3 试样硬度测试分析263

13、.4 腐蚀性能测试283.4.1 浸液腐蚀283.4.2 电极腐蚀293.5 热扩渗层提高镁合金耐蚀性能的分析334 结论34致谢35参考文献361 绪 论1.1 镁及镁合金的历史早在1808年，英国化学家Sir Humphrey.Davy就制备出少量含有杂质的镁1，从此，历史掀起新的一页。世界各国的科学家们都在努力寻找提炼镁的方法以及解决镁应用的问题。然而由于技术水平以及其它方面的影响，镁的应用一直受到限制。当今的世界面临着能源的危机，环境的严重污染，降低能源消耗、提高能源利用率、减少环境污染以及节约地球有限资源是当今人们所面临的一个十分重要而紧迫的问题。例如，汽车生产厂家都在以减轻汽车的自

14、重，从而降低能耗、减少污染、提高效率这一重要措施来提高自身的竞争力。有关资料显示：汽车自重每减轻100kg，油耗可减少0.7L/km2；汽车自重每减轻10%，燃油的效率可提高5.5%3。由此，镁合金的研究与应用又被提上日程，世界各大汽车公司已经将镁合金制造汽车的零部件作为重要的发展方向4-8。镁是金属结构材料中最轻的元素，它的密度为 14 g/cm-3，为铝的2/3，钢的1/49，甚至低于某些 工程塑料的，具有高的比强度、比刚度、减振性、导热性、可切削加工性和可回收性，因而被称为21世纪的“绿色”工程材料。镁合金的比强度不仅高于某些高强度钢的，甚至还高于一些铝合金的；它还有良好的导电、导热和电

15、磁屏蔽性能。所以在汽车、航空和电子工业等方面正得到日益广泛的应用 10-13 。镁合金具有比强度高、切削加工性优良、导热性和减振性好以及易于回收利用等特点，被誉为21世纪的绿色金属材料。镁在地球上储藏量丰富(约占地壳质量的 2.7)，镁的化合物广泛分布在陆地、海水、盐泉和湖泊中，特别是在海水中含量达2.110 t。自然资源非常丰富14-15 。另外，镁也是自然界中分布最广的元素之一，金属中仅次于Al和Fe占第三位。因为镁合金具有优良的综合性能，能被应用于汽车，计算机，通讯等广阔领域。表1.1列出了几种常用结构材料的性能。汽车生产商尝试用镁压铸件来减轻汽车重量的方法至少已经有70多年的历史了。最早如德国的Alder工厂在1927年到1930年之间，在其生产的每一辆汽车上就用了平均73.8kg左右的镁。到了上世纪80年代初，北美的汽车生产商们为了能达到CAFE平均燃油标准)的要求而重新尝试将镁用于制作汽