镁合金表面Al-Mg3Sb2涂层的组织性能研究

作     者：韩婷婷 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周小平

授予年度：2018年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Mg3Sb2合成 Al-Mg3Sb2复相涂层 电化学腐蚀性能 干摩擦磨损性能 腐蚀磨损性能 

摘      要：随着汽车轻量化研究的进展,镁合金因其密度较低,而在汽车上的应用越来越广,但也因其耐蚀性较差,而限制了它在汽车上的进一步应用。本文利用热喷涂技术在AZ31B镁合金表面制备了Al-MgSb复相涂层,来提高镁合金的耐蚀耐磨性,从而扩大其应用范围。首先,利用机械合金化技术自制了金属间化合物MgSb粉末,并研究了3Mg(s)+2Sb(s)=MgSb(s)反应体系在机械合金化过程中的机械力化学行为,确定了在本实验条件下的最佳球磨工艺,为:原料配比n(Mg):n(Sb)=3:2;球磨机转速=500 r/min;球料比=15:1;取样间隔=2 h/次。然后,利用热喷涂技术分别制备了不同成分配比的xAl-yMgSb复相涂层,涂层中的主要物相为MgSb和Al,且涂层组织较致密,缺陷较少,并利用硬度计、电化学工作站、高速往复摩擦磨损试验仪,研究了涂层的基本性能,如硬度、电化学腐蚀、干摩擦磨损等;还根据镁合金在服役过程中的实际工况条件,利用改进的干摩擦磨损试验仪研究了涂层的腐蚀磨损性能,并通过改变其摩擦频率,对比分析了摩擦频率对涂层干摩擦磨损和腐蚀磨损性能的影响,进一步探讨了涂层的腐蚀磨损性能。结果表明:采用机械合金化的方法,可得到金属间化合物MgSb,而且3Mg(s)+2Sb(s)=MgSb(s)反应体系可发生自维持反应。Al-MgSb复相涂层的显微硬度随着MgSb含量的增加而逐渐增大,涂层硬度大于AZ31B镁合金基体的,(20%Al+80%MgSb)涂层的平均显微硬度为334.2 HV,是AZ31B镁合金基体的4.14倍。Al-MgSb复相涂层在3.5%NaCl溶液中,随着MgSb含量的增加,涂层的耐腐蚀性逐渐提高,(20%Al+80%MgSb)成分的涂层耐蚀性最好。在干摩擦条件下,Al-MgSb复相涂层的磨损率随MgSb含量的增多而降低,AZ31B的磨损率介于40%MgSb和60%MgSb涂层之间,而(20%Al+80%MgSb)涂层的磨损率比AZ31B下降了约63.26%。在腐蚀磨损试验中,AZ31B的开路电位始终为一条直线,而不同成分涂层的开路电位加载后下降,卸载后上升,且Al-MgSb复相涂层的开路电位均高于AZ31B镁合金的;在加载期间,涂层开路电位下降的幅度随MgSb含量的增多而降低,(20%Al+80%MgSb)涂层的开路电位最高,腐蚀倾向最低;另外,涂层的腐蚀磨损率随MgSb含量的增多而降低,(20%Al+80%MgSb)涂层的体积磨损率为1.44 mm?N?m,比AZ31B降低了73.43%;在此条件下,涂层的磨损率小于干摩擦条件下的,而AZ31B的磨损率却大于在干摩擦条件下的。改变摩擦频率后,涂层在两种条件下的磨损率均随着摩擦频率的增大而增大,但在3.5%NaCl溶液中的磨损率却小于干摩擦条件下的;涂层的开路电位随着摩擦频率的增大,降低的幅度增大,涂层磨损面的再钝化能力随着摩擦频率的增大而降低。