梯度多孔Mg-Mn合金的制备及其表面改性研究

发布时间：2017-11-10 14:20

  本文关键词：梯度多孔Mg-Mn合金的制备及其表面改性研究

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【摘要】：本文以碳酸氢铵为造孔剂、Mg粉和Mn粉为主要原料，采用粉末冶金技术制备了梯度多孔Mg-Mn合金。研究了造孔剂分布、Mg粉的粒度、Mn的含量、压制压力和烧结温度对梯度多孔Mg-Mn合金孔隙特性、烧结收缩率、抗压强度和显微硬度的影响，并观察了Mn元素添加对梯度多孔Mg-Mn合金耐蚀性的影响。在硅酸钠系电解液中对烧结后梯度多孔Mg-Mn合金进行了微弧氧化改性处理，分析微弧氧化过程中的电压-时间曲线，研究了微弧氧化电流密度、氧化时间以及Mn含量对微弧氧化过程中电压值、氧化膜层的显微组织和厚度的影响，观察了氧化膜层的物相组成，测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明：随着中间层造孔剂含量的降低，孔隙梯度分布加大，烧结试样的平均孔隙度降低，烧结收缩率增加，抗压强度提高；随着Mg粉粒度的减小和压制压力的增加，烧结试样的平均孔隙度降低，烧结收缩率增加；随着Mn含量的增加，孔壁处晶粒烧结的致密化程度提高，晶粒细化，当Mn含量超过2wt%时，孔壁晶粒烧结的致密化程度略有降低。结合XRD和EDS分析表明当Mn含量为2wt%时，梯度多孔Mg-Mn合金由单相α-Mg固溶体组成，当Mn含量为3wt%时，梯度多孔Mg-Mn合金由α-Mg固溶体和α-Mn两相组成。随着Mn含量的增加，，梯度多孔Mg-Mn合金的抗压强度先增加而后降低，显微硬度持续增加。耐腐蚀性分析表明，在相同腐蚀时间下，添加Mn元素后多孔Mg合金的自腐蚀电位升高，腐蚀电流密度和腐蚀速率降低，表明梯度多孔Mg-Mn合金的耐腐蚀性增加。当造孔剂分布为15wt%-5wt%-15wt%，烧结温度为640℃，压制压力为100MPa，Mn含量为2wt%时，烧结产物的抗压强度为32.5MPa，显微硬度为49.5HV，腐蚀速率为0.178mm/a。 微弧氧化研究结果表明：随着微弧氧化电流密度和氧化时间的增加，微弧氧化电压-时间曲线中的初始电压U1、击穿电压U2、稳定电压U3均增加，表面膜层厚度逐渐增厚。随着Mn含量的增加，起始电压U1、击穿电压U2和稳定电压U3均下降，但是当Mn含量超过2wt%后，U1、U2、U3均上升。随着Mn元素含量的增加，微弧氧化膜层厚度先降低而后增加。当氧化电流密度为9.5A/dm2，氧化时间为2min，Mn含量为2wt%时，梯度多孔Mg-Mn合金表面形成的氧化膜质量最好，孔隙细小、分布均匀，膜层厚度为39.6μm。XRD和EDS分析表明微弧氧化膜表面由MgO和Mg2SiO4两相组成。耐腐蚀性能测试表明未微弧氧化样品的自腐蚀电位较低，腐蚀电流密度较大，失重比较明显，析氢量较大，而微弧氧化后样品的自腐蚀电位增加，腐蚀电流密度降低，质量出现先增加而后降低的情况，同时失重和析氢量比未微弧氧化样品少，这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高，其中添加Mn元素后，梯度多孔Mg-Mn合金的耐腐蚀性更佳。
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4;TF124

【参考文献】

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本文编号：1167033