高能喷丸对镁合金表面处理及其性能的研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文高能喷丸对镁合金表面处理及其性能的研究专业：材料加工工程硕士生：王婧指导教师：张聪惠教授摘要镁合金在制造业上是应用非常广泛的一种金属材料，它的优点是密度小，可塑性强，但由于耐腐蚀性不好，在一定程度上限制了它的应用。本文研究了高能喷丸处理技术（HESP）对镁合金表面固态渗铝技术及磁控溅射铝薄膜的影响，采用电化学腐蚀试验、盐雾腐蚀试验、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）等对各试样的组织、性能、腐蚀形貌及成分进行了分析，揭示了在不同环境下镁合金腐蚀的特征和机理。研究结果表明：（1）AZ91D镁合金经过高能喷丸处理，实现了表面纳米化，表层晶

2、粒尺寸由微米级细化到了纳米级，最佳喷丸工艺为0.2MPa的压力处理40min，晶粒尺寸细化至100nm。（2）高能喷丸+扩渗得到渗铝层厚度优于未经高能喷丸的试样。高能喷丸+440℃保温12h为最佳渗铝工艺，其渗层厚度最大，达到70µm，同时具有最低的自腐蚀电流密度41.86µA/cm2。（3）AZ91D镁合金高能喷丸+磁控溅射生成的铝薄膜晶粒度较未经喷丸的试样细，且晶粒度随喷丸时间的延长而变小，0.2MPa-40min时可达到200nm以下。经喷丸处理铝薄膜组织更加均匀，晶粒致密度也显著增加。膜与基体间物理结合力显著增加了2倍。（4）高能喷丸处理提高了磁控溅射铝膜

3、在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性，未经喷丸时自腐蚀电流密度为274µA/cm2，经0.2MPa-40min高能喷丸处理磁控溅射铝膜的耐蚀性最好，其自腐蚀电流密度为59.88µA/cm2。（5）失重率分析的结果表明，镁合金表面喷丸+磁控溅射铝薄膜初期腐蚀速率较大，但随着时间的增加，腐蚀速率逐渐增大并趋于稳定。镁合金表面直接磁控溅射铝薄膜试样的失重率为0.145mg/(mm2·h)，而0.2MPa-40min+磁控溅射铝薄膜后降至0.05mg/(mm2·h)。镁合金表面经高能喷丸+磁控溅射铝薄膜更加致密，西安建筑科技大学硕士学位论文膜层与基体间结合性能更好，有更好的抗

4、腐蚀性能。关键词：高能喷丸；表面纳米化；扩散渗铝；磁控溅射；腐蚀性能西安建筑科技大学硕士学位论文本课题得到国家自然基金和“榆林市科技局项目”资助，项目名称：金属镁冶炼与材料加工新技术应用研究（2014cxy-05）。西安建筑科技大学硕士学位论文StudyonthesurfacetreatmentandpropertiesofmagnesiumalloybyhighenergyshotpeeningSpecialty:MaterialsProcessingEngineeringName:WangJingInstructor:Prof.ZhangConghuiAbst

5、ractMagnesiumalloyiswidelyusedmetalmaterialinthemanufacturingindustry,itsadvantagesaresmalldensity,strongplasticity,butitsdisadvantageisthatcorrosionresistanceisnotgood,sotosomeextent,limiteditsuse.Inthispaper,wecomparetheeffectofhighenergyshotpeeningTechnology(HESP)betweensolidalumin

6、umdiffusionandMagnetronsputteringaluminumfilmonmagnesiumalloysurface,bythemethodsofelectrochemicalcorrosiontest,saltspraycorrosiontest,SEM(SEM)andEnergyspectrumAnalysis(EDS),toanalyzethemicrostructureandproperty,corrosionmorphologyandrelatedregionalcomponentsofeachsample,anddiscoverch

7、aracteristicsandmechanismofmagnesiumalloycorrosionindifferentenvironments.Theresultsshow:1.Afterhigh-energyshotpeening,AZ91DMagnesiumalloysurfaceisofthenano-crystalline,surfacegrainsizechangedfrommicronleveltonano-level,0.2MPapressureprocessing40ministhebestshotpeeningprocess,grainsiz

8、erefi