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1、镁合金微弧氧化工艺与膜层性能研究天津大学硕士学位论文镁合金微弧氧化工艺与膜层性能研究姓名:房大然申请学位级别:硕士专业:材料学指导教师:王吉会20031201摘要镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性好等特点,因此,镁合金越来越广泛的应用于航空、汽车和电子通讯等工业中。但它的耐蚀性差,严重限制了其应用的发展。常用的化学氧化和阳极氧化等表面处理方法对镁合金有一定的保护作用,但是耐蚀性、外观等方面仍不能满足其应用发展的需要。近年来,人们进行了各种新技术的开发,微弧氧化技术较好的满足了上述要求。微弧氧化是新兴起的一种材料表面
2、处理方法,是在阳极氧化的基础上发展起来的一项高新技术。微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积,是将、、等金属或其合金置于电解质水溶液中,利用电化学方法,使材料表面的微孔处产生火花放电斑点,在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下,生成陶瓷层的方法。对镁合金在不同配方的电解液中进行了微弧氧化处理,经过大量筛选实验和正交试验,确定了三组分电解液的最佳配方。该电解液无毒无害,对环境没有污染。在此电解液中,镁合金经微弧氧化处理后,表面形成光滑的膜层,极化曲线、极化阻力和实验表明,其耐蚀性比镁合金基体有较大提高。在此基础上,研究了处理时间、电
3、流密度和后处理对膜层性能的影响,确定了微弧氧化的适宜工艺参数。在上述的最佳配方电解液中,通过继续添加组分,发现微弧氧化后镁合金试样的耐蚀性又有一定的提高,因此又对电解液配方进行了改进。借助金相显微镜和,观察了膜层表面和断面的形貌。用能谱仪和研究了膜层的成分和结构。在镁合金表面形成的微弧氧化膜层比较均匀致密,但有少量孔洞存在。膜层厚度在十几个微米左右,膜层与基体结合得很紧密。微弧氧化膜层主要由尖晶石结构的和方镁石结构的组成。研究表明,在电火花瞬间高温的作用下,由电解液中的一形成的和膜层中的烧结成尖晶石相。关键词:镁合金微弧氧化耐蚀性曲,,
4、,、.,..,,,.’.,...、、,,..,.’..、,,.、,.?,...,...,,.,.,,.:独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨盗盘茔或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:学位论文作者签名:房大然。妇年/月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解叁鲞盘茔有关保留、使用学位论文的规定。特
5、授权:盘壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明导师签名:学位论文作者签名:房大然三戋乞签字日期:签字日期:哆年月日哆年/月了口日第一章绪论第一章绪论.镁及镁合金的应用现状及发展前景镁是地壳中储藏量较多的金属元素之一,仅次于铝和铁而居第三位。镁的化合物占地壳总重量的.%;此外,还有大量的镁储存在海水、盐泉水和湖水中。我国是镁资源丰富的国家,既有镁矿石,如辽宁大石桥市?带的菱
6、镁矿石占世界储量的%以上;又有巨大内陆盐湖,如青海察尔汗盐湖中与氯化钾伴生的氯化镁”。“。镁的密度较小,约为铝的%、锌的%和钢的%,是结构材料中最轻的金属材料。由它制成的镁合金具有密度低、比强度高的特点;镁合金的力学性能与一般铝合金基本相当,而其比强度明显高于铝合金和钢,更远远高于工程塑料。镁的弹性模量低约为,在同样的受力条件下,可以消耗更大的变形功,故镁合金减震性好,可承受较大的冲击震动负荷。镁还具有优良的吸湿能力、流动性、尺寸稳定性、机械加工性能和电磁干扰屏蔽性能“?。常规镁合金的开发和应用始于世纪年代,并于年代朱达到高峰。世纪年代
7、是镁合金发展的第二个高峰期,之后发展比较缓慢。进入世纪年代,市场需求又给镁的应用和开发注入了新的活力”。由于其结构性能优异,在许多领域,尤其是在那些减轻重量具有重大意义的领域,镁合金是工程塑料、铝合金和钢材有力的竞争者或替代品”。镁及镁合金可广泛用于汽车、航空航天、电子、军事以及核能等工业部门。镁是汽车“轻量化”最具吸引力的结构材料之一。近年来,在汽车日益普及的同时,也产生了环境污染、能源消耗等负面影响。尤其是汽车尾气排放对地球环境污染的问题越来越严重。于是,汽车制造商开始将目光投向镁合金。镁合金可用于汽车发动机、车身、车轮、驾驶盘及盘
8、轴、座椅架、仪表盘、变速箱以及变速凸轮等部件的制造。使用镁台金零部件,町降低汽车的重量,因而具有更好的加速和减速性能,使汽车驾驶起来更加灵活舒适。而每减轻的重量,燃料消耗就可以降低%。这对于节约能源、降低排
