文献综述-镁合金表面热扩渗对其性能的影响.doc

1、 XX大学毕业论文文献综述 院（系）名称 专业名称 学生姓名 指导教师20xx年 3 月 5日镁合金表面热扩渗对其性能的影响摘要：通过阅读大量与镁合金表面热扩渗及其耐腐蚀性相关的文献，了解到表面扩渗对镁合金在实际生产中的重要性，本文主要叙述了铝，锌，稀土及其相关的混合粉末对进行镁合金表面扩渗所观察到现象及结论。是我对此有了更深刻的了解，为此次的毕业论文提供了更为可靠的依据与参考。关键词：镁合金，热扩渗，耐腐蚀，铝、锌及稀土引言镁是金属结构材料中最轻的元素，它的密度为 1.74 g/cm，仅是铝的64%，钢的22%，甚至低于某些工程塑料的。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

2、金的；它还有良好的导电、导热和电磁屏蔽性能。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1-4。同时，我国镁资源丰富，镁储量占世界总储量的225%，使镁合金具备了巨大的应用潜力。由于其低的韧性、刚度、耐腐蚀性、高温性能以及加工成形比较困难，镁合金的应用及相应的研究较其他材料严重滞后。而镁合金“缺乏自愈合的、自然钝化的表面膜”是其致命的缺点。对于镁合金，其合金元素可以和镁形成局部的阴阳极，更加剧了腐蚀倾向，所以镁合金零件在使用前一般必须经过一定的表面处理以提供有效的保护3。目前常规的镁合金表面改性方法有转化膜、阳极氧化膜、有机膜等工艺技术5-8。但是由于防护层与基体多为非冶金结合，所以结

3、合力很低，防护层易脱落9，不能满足一些工程需要，因此需要一种新的方法对镁合金进行表面处理。目前对镁合金性能有显著提高的处理方法多是采用固体金属粉末对镁合金进行表面热扩渗，达到合金化。通过所形成的扩渗涂层来提高镁合金的表面性能，增强镁合金的那腐蚀性。1.渗处理热扩渗原理就是将合金材料置于固体粉末内借助相应的加热设备，通过对温度与时间控制，使合金表面达到合金化形成一定的表面渗层，借以改善基材原有的不足以提高表面性能。1.1表面渗锌马幼平等人通过采用固态扩渗锌粉方法，对纯镁进行表面合金化改性工艺处理，研究合金层组织结构、硬度及其腐蚀行为。结果表明， 纯镁试样经4008h的表面扩渗Zn处理，表面形成合

4、金层，合金层由反应合金层(C区域)和过渡层(B区域)组成，反应合金层为Mg7Zn3金属间化合物，过渡层区域为Mg-Zn固溶体。扩渗Zn处理，不仅使镁表层区域的组织结构发生变化，而且使显微硬度提高，反应合金层(C区域)显微硬度达318HV，过渡层(B区域)达134HV。连续态Mg7Zn3金属间化合物反应合金层相区，能有效抑制试样在盐水浸泡过程中的腐蚀速度，使其抗盐水腐蚀性能得到了显著改善。固态扩渗实验在纯镁表面形成了Mg-Zn合金层，Mg-Zn合金层主要由Mg-Zn固溶体和Mg7Zn3金属间化合物组成，合金层提高镁的表层硬度并明显改善耐盐水腐蚀性能。10 林文光等人采用Zn与Al2O3固体混合粉

5、末对AZ91D镁合金表面进行热扩渗处理，对渗层进行金相组织形貌、化学成分、物相组成分析以及对基体材料、扩渗试样进行盐雾腐蚀对比试验。结果表明，采用 Zn与 Al2O3的混合粉，在 4008h条件下对 AZ91D镁合金表面扩渗，形成 了组织细密 、均匀连续的扩渗层，且基体与扩渗层的结合界面无明显缺陷，扩散合金层与基体形成良好的冶金结合。能谱仪以及 XRD对试样的渗层成分及相组成分析得出，扩渗后能够形成由共晶化合物 Mg7Zn3和 Mg-Zn化合物构成的复合层，扩渗层组织主要为共晶态组织。盐雾腐蚀试验结果表明，热扩渗处理所形成扩渗层的电极电位高于基体组织的，使镁合金的耐蚀性得到了一定程度的提高。在

6、400恒温热扩渗8 h条件下，扩渗层与基体材料表面之间能够形成由均匀细密的共晶态组织构成的渗层，厚度约为0.7 mm左右，扩渗层主要合金相由Mg7Zn3 与Mg-Zn化合物共同构成。同时盐雾腐蚀试验结果表明，形成的扩渗层组织在一定程度上提高了AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性能。111.2表面渗铝王晓东等人采用化学扩散渗的方法对半固态成形ZA91D镁合金表面进行渗铝处理，在不同的扩散时间和扩散温度下得到渗铝层，用OM，EPMA和XRD对渗铝层进行显微组织形貌、物相组成分析，并对扩渗试样进行Tafel曲线测试及显微硬度测试。结果表明：在430、440恒温热扩渗8、12和16h，扩渗层与基体之间都能形

7、成连续且均匀细密的渗铝层，渗层主要由Mg17A112，A13Mg2和-Mg等组成，且渗层的厚度是随扩散温度提高及扩散时间的延长而增加。半固态成形ZA91D镁合金在430扩散渗铝8h后，在基体表面形成较理想的渗铝层，该渗铝层厚度均匀，结构致密，且与基体结合良好。热扩散渗铝处理可以明显提高镁合金的腐蚀电位，从而提高镁合金的耐蚀性能。经扩散渗铝后，试样的腐蚀电位比未渗铝试样的腐蚀电位提高了约100mV，表明提高了镁合金的耐蚀性能，渗层的显微硬度（120180HV）高于基体（6080HV），从而提高镁合金的表面显微硬度。由于材料的表而硬度提高，有利于提高材料的耐磨性能，从而扩大了镁合金的应用范围12。

8、 赵爱彬等人：采用固体粉末法对AZ91镁合金实施了渗Al、Al-Ce共渗。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱和腐蚀测量系统对渗层组织进行了分析。结果表明：在AZ91镁合金材料表面进行热扩散渗铝，获得的表面渗铝膜层均匀细致，表面膜中含有Mg、A1之间的化合物是Mg17A112，其他的相是MgO、Mg固溶体以及少量夹杂物。AZ91镁合金Al-Ce共渗膜层中含有Mg、A1之间的化合物是Mg17AI12，其他的相是CeO2、A1和Ce的化合物、MgO、Mg固溶体等物质。对渗纯铝和渗Al-Ce进行了耐蚀性试验，结果表明，热扩散渗铝膜层的耐腐蚀性与基体相比有了显著提高；A1-Ce共渗的耐蚀性好于渗纯铝。

9、在镁合金表面渗铝，再经430450保温处理，使镁、铝形成结合层试验证明，渗层和基体结合牢固、耐腐蚀性能好，工艺简单、便于操作，对镁合金而言，这是一种有效的防腐蚀方法。该方法能使镁合金表面得到良好的渗层组织，有一定的工程意义。经检验渗Al、Al-Ce渗层均能提高镁合金的耐腐蚀性能，渗Al-Cee的耐蚀性更是明显高于渗纯铝13。1.3 扩渗铝锌毛广雷等人：采用A1、Zn固体混合粉末对AZ91D镁合金表面进行化学热扩散处理，在不同扩散温度下得到不同的热扩渗层，并对得到的渗层进行显微组织形貌、物相组成分析，并在35%NaCl溶液中对基体材料、扩渗试样进行了浸泡腐蚀实验。结果表明，在410、430和45

10、0恒温热扩散8h，扩渗层与基体材料表面之间能够形成组织均匀细密的渗层，但在不同扩渗温度形成的渗层结构不同。在410扩渗时，扩渗层由Mg-A1-Zn固溶体组成，随着 扩渗温度的提高，扩渗层厚度增加，同时渗层开始有合金化合物生成，当扩渗温度为450时，则形成了稳定的表面合金层A1Mg2Zn与Mg-A1-Zn固溶体层共同组成的扩渗层。同时浸泡腐蚀实验结果也表明。形成的扩渗层组织大幅度提高了AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性。14马幼平等人摘要:采用扩渗法在镁合金表面共渗Al-Zn，研究了扩渗时间和温度对表面合金层显微组织的影响结果表明: 当温度为390时，随着扩渗时间的增加，首先形成最外层“过渡层”，

11、随着时间的延长， 灰白相A16Mg10Zn 金属间化合物由断续状变为连续状，且同时向白亮相Al5Mg11Zn4 金属间化合物转变，Al5Mg11Zn4比A16Mg10Zn 更稳定。灰白相区是由过渡层发展而成的， 白亮相区是由灰白相区发展而成的。生成的表面合金层由不连续金属间化合物层(Al6Mg10Zn ，Al5Mg11Zn4)十过渡层变为连续金属间化合物层+过渡层;此过程应是物理置换扩散机制和反应扩散机制同时存在，生成的金属间化合物相主要为Al6 Mg10Zn和Al5Mg11Zn4两种类型金属间化合物，其中Al5Mg11Zn4是较为稳定的相;当温度提高到410时，晶界扩散活性提高，晶界扩散通道

12、增强，仅为2小时已出现了严重的沿晶界扩渗，造成合金层中金属间化合物沿晶界呈网状不均匀分布。随着扩渗时间从468 小时，其中AI5Mg11Zn4 相较为稳定，会发生如下反应：Al6Mg10Zn+（Al，Mg，Zn）AlMg11Zn4。15 1.4扩渗稀土许越等人研究了采用稀土多元共渗方法提高AZ9l镁合金表面耐腐蚀性能的作用。结果表明，该方法可以有效 地改善镁合金表面耐全面腐蚀、点蚀的性能，提高镁合金表面在温热潮湿环境下的稳定性 经过稀土渗入处理后的 镁合金，显微组织均匀、致密，有利于耐蚀性的提高。162. 结束语表面热扩渗可以显著的提高镁合金表面的硬度及其耐腐蚀性对工业生产带来狠的好处与便利。

13、随着镁合金在汽车和电子工业上的应用，镁的应用范围将大大拓宽，不同使用工况条件对其表面处理提出了新的要求。可以预见，随着镁合金表面处理工艺的不断完善，新技术和新产品的不断推出，镁合金材料将有更广阔的应用前景。参考文献1 祝立祥我国的镁工业与市场分析J世界有色金属，1996，126(1)：1216 2 徐 锦，韩晓庆，刘有锡国内外镁市场供需形式及我国镁行的建议J世界有色金属，1996(2)：2933 3 MICHAEL M Avedesian，HUGH BakerMagnesium and magnesium alloysMASM Specialty handbook1999：1530 4 吕宜振

14、，翟春泉，王渠东，等压铸镁合金的应用现状及发展趋势J铸造，1998(12)：50535 郭洪飞，安茂忠，刘荣娟镁及其合金表面化学转化处理技术J轻合金加工技术，2003，31(8)：35386 HAGANS P L，HAAS C MChromate conversion coatingsJSurface Engineering1994(4)：405412 7 吴春素化学转化膜M北京：化学工业出版社，1988：1350 8 郭洪飞，安茂忠，刘荣娟镁及其合金表面化学转化处理技术J轻合金加工技术，2003，31(8)：35389 SHIGEMATSU ISurface treatment of AZ9

15、1 D magnesium alloy by aluminum diffusion coatingJJournal of Materials Science Letters，2000(19)：4734710马幼平，刘鹏飞，温维新，徐可为固态扩渗锌处理对纯镁表面组织和性能的影响J，有色金属，2005，57(2)：293111 林文光 ，姚 军 ，毛广雷 AZ91 D镁合金表面渗锌渗层组织及其性能研究J，轻合金加工技术，2009，37 (6)：464812 王晓东，李元东，陈体军，康燕平，高坤半固态成形镁合金表面扩散渗铝技术的研究J，表面技术，2001，40(5)：414413 赵爱彬，尹志娟，席慧智，阮 霞AZ9 1镁合金热扩渗涂层的研究J，应用科技，2006，33(8)：586114 毛广雷，林文光AZ91D镁合金表面扩渗铝锌膜层改性研究J ，热加工工艺，2008，37(8)：323415 马幼平，杨蕾，李秀兰扩渗温度和时间对镁合金表面AI-Zn共渗层显微组织的影响，腐蚀科学与防护技术，2009，21(4)：374376