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1、鎂合金微弧氧化工藝與膜層性能研究天津大學(xué)碩士學(xué)位論文鎂合金微弧氧化工藝與膜層性能研究姓名:房大然申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):材料學(xué)指導(dǎo)教師:王吉會20031201摘要鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、減震性好、電磁屏蔽性好等特點,因此,鎂合金越來越廣泛的應(yīng)用于航空、汽車和電子通訊等工業(yè)中。但它的耐蝕性差,嚴(yán)重限制了其應(yīng)用的發(fā)展。常用的化學(xué)氧化和陽極氧化等表面處理方法對鎂合金有一定的保護(hù)作用,但是耐蝕性、外觀等方面仍不能滿足其應(yīng)用發(fā)展的需要。近年來,人們進(jìn)行了各種新技術(shù)的開發(fā),微弧氧化技術(shù)較好的滿足了上述要求。微弧氧化是新興起的一種材料表面
2、處理方法,是在陽極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項高新技術(shù)。微弧氧化又稱微等離子體氧化或陽極火花沉積,是將、、等金屬或其合金置于電解質(zhì)水溶液中,利用電化學(xué)方法,使材料表面的微孔處產(chǎn)生火花放電斑點,在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用下,生成陶瓷層的方法。對鎂合金在不同配方的電解液中進(jìn)行了微弧氧化處理,經(jīng)過大量篩選實驗和正交試驗,確定了三組分電解液的最佳配方。該電解液無毒無害,對環(huán)境沒有污染。在此電解液中,鎂合金經(jīng)微弧氧化處理后,表面形成光滑的膜層,極化曲線、極化阻力和實驗表明,其耐蝕性比鎂合金基體有較大提高。在此基礎(chǔ)上,研究了處理時間、電
3、流密度和后處理對膜層性能的影響,確定了微弧氧化的適宜工藝參數(shù)。在上述的最佳配方電解液中,通過繼續(xù)添加組分,發(fā)現(xiàn)微弧氧化后鎂合金試樣的耐蝕性又有一定的提高,因此又對電解液配方進(jìn)行了改進(jìn)。借助金相顯微鏡和,觀察了膜層表面和斷面的形貌。用能譜儀和研究了膜層的成分和結(jié)構(gòu)。在鎂合金表面形成的微弧氧化膜層比較均勻致密,但有少量孔洞存在。膜層厚度在十幾個微米左右,膜層與基體結(jié)合得很緊密。微弧氧化膜層主要由尖晶石結(jié)構(gòu)的和方鎂石結(jié)構(gòu)的組成。研究表明,在電火花瞬間高溫的作用下,由電解液中的一形成的和膜層中的燒結(jié)成尖晶石相。關(guān)鍵詞:鎂合金微弧氧化耐蝕性曲,,
4、,、.,..,,,.’.,...、、,,..,.’..、,,.、,.?,...,...,,.,.,,.:獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得墨盜盤塋或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽字日期:學(xué)位論文作者簽名:房大然。婦年/月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解叁鲞盤塋有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特
5、授權(quán):盤壅盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明導(dǎo)師簽名:學(xué)位論文作者簽名:房大然三戔乞簽字日期:簽字日期:哆年月日哆年/月了口日第一章緒論第一章緒論.鎂及鎂合金的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景鎂是地殼中儲藏量較多的金屬元素之一,僅次于鋁和鐵而居第三位。鎂的化合物占地殼總重量的.%;此外,還有大量的鎂儲存在海水、鹽泉水和湖水中。我國是鎂資源豐富的國家,既有鎂礦石,如遼寧大石橋市?帶的菱
6、鎂礦石占世界儲量的%以上;又有巨大內(nèi)陸鹽湖,如青海察爾汗鹽湖中與氯化鉀伴生的氯化鎂”?！?。鎂的密度較小,約為鋁的%、鋅的%和鋼的%,是結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬材料。由它制成的鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高的特點;鎂合金的力學(xué)性能與一般鋁合金基本相當(dāng),而其比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼,更遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工程塑料。鎂的彈性模量低約為,在同樣的受力條件下,可以消耗更大的變形功,故鎂合金減震性好,可承受較大的沖擊震動負(fù)荷。鎂還具有優(yōu)良的吸濕能力、流動性、尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械加工性能和電磁干擾屏蔽性能“?。常規(guī)鎂合金的開發(fā)和應(yīng)用始于世紀(jì)年代,并于年代朱達(dá)到高峰。世紀(jì)年代
7、是鎂合金發(fā)展的第二個高峰期,之后發(fā)展比較緩慢。進(jìn)入世紀(jì)年代,市場需求又給鎂的應(yīng)用和開發(fā)注入了新的活力”。由于其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異,在許多領(lǐng)域,尤其是在那些減輕重量具有重大意義的領(lǐng)域,鎂合金是工程塑料、鋁合金和鋼材有力的競爭者或替代品”。鎂及鎂合金可廣泛用于汽車、航空航天、電子、軍事以及核能等工業(yè)部門。鎂是汽車“輕量化”最具吸引力的結(jié)構(gòu)材料之一。近年來,在汽車日益普及的同時,也產(chǎn)生了環(huán)境污染、能源消耗等負(fù)面影響。尤其是汽車尾氣排放對地球環(huán)境污染的問題越來越嚴(yán)重。于是,汽車制造商開始將目光投向鎂合金。鎂合金可用于汽車發(fā)動機(jī)、車身、車輪、駕駛盤及盤
8、軸、座椅架、儀表盤、變速箱以及變速凸輪等部件的制造。使用鎂臺金零部件,町降低汽車的重量,因而具有更好的加速和減速性能,使汽車駕駛起來更加靈活舒適。而每減輕的重量,燃料消耗就可以降低%。這對于節(jié)約能源、降低排
