鋁離子注入AZ31鎂合金的腐蝕磨損研究.pdf

1、本文針對(duì)鎂合金的腐蝕磨損問題進(jìn)行金屬Al離子注入AZ31鎂合金表面改性研究，從結(jié)構(gòu)和成分以及結(jié)合離子注入的自身工藝特點(diǎn)闡明了離子注入改善AZ31鎂合金腐蝕磨損性能的機(jī)理，試圖獲得最佳的鎂合金腐蝕磨損復(fù)合改性的離子注入工藝。 采用注入能量為40-50kev，注入劑量分別為2×1016，6×1016，1×1017cm-2的Al離子常溫及300℃高溫注入AZ31鎂合金，RBS分析結(jié)果表明，1×1017cm-2注入劑量常溫和高溫注入Al

2、離子的峰值濃度分別為10at.％和8at.％，注入深度分別為840nm和1200nm。XRD分析結(jié)果表明，未注入試樣主要由α-Mg相組成，同時(shí)還有金屬間化合物β-Mg17Al12相和少量的MgO相被記錄。常溫下只有注入劑量為1×1017ionscm-2的試樣有金屬間化合物β-Mg17Al12相析出；在300℃高溫下注入劑量為2×1016ionscm-2時(shí)，即有金屬間化合物β-Mg17Al12相析出。 動(dòng)電位陽(yáng)極極化結(jié)果表明，在p

3、H=12，0.01mol/lNaCl溶液中，常溫和高溫Al離子注入AZ31鎂合金耐腐蝕性能較未注入試樣均得到改善，而且均是6×1016cm-2注入劑量試樣具有高的腐蝕電位、鈍化性能和抗點(diǎn)蝕擊穿性能，維鈍電流密度也比未注入試樣降低了約一個(gè)數(shù)量級(jí)。在pH=12，0.08mol/lNaCl溶液中，常溫和300℃高溫Al離子注入AZ31鎂合金只有1×1017cm-2注入劑量試樣的耐腐蝕性能有明顯改善。腐蝕電位分別提高約180mV(SCE)和28

4、0mV(SCE)，點(diǎn)蝕擊穿電位分別提高約150mV(SCE)和220mV(SCE)。 常溫和300℃高溫Al離子注入AZ31鎂合金在不同載荷下的表面顯微硬度均高于未注入試樣，隨著注入劑量增大，顯微硬度降低。其中，注入劑量為2×1016cm-2的常溫注入試樣在0.05N載荷下顯微硬度達(dá)到最大值HV0.05N=900MPa。Al離子注入試樣在載荷分別為5N和20N，滑動(dòng)時(shí)間分別為10min和20min，滑動(dòng)速率均為2mms-1的干往

5、復(fù)滑動(dòng)磨損條件下均具有優(yōu)于未注入鎂合金的磨損性能。磨痕橫截面輪廓曲線表明，未注入試樣在二種載荷下均發(fā)生嚴(yán)重塑性變形，磨痕寬而深；常溫注入試樣在低載荷磨損條件下，磨痕深度均較未注入試樣減少約30％，磨損量減少約20％；在高載荷磨損條件下，磨損量減少約30-40％；高溫注入試樣在20N、20min磨損條件下磨損量較未注入試樣磨損量減小約15-20％。離子注入試樣起始摩擦系數(shù)高于未注入試樣的起始摩擦系數(shù)。磨痕表面SEM觀察和EDS分析表明20