AZ91D镁合金表面DC-PMIG熔覆Al-Si复合层的组织与性能研究

发布时间：2020-08-09 01:50

【摘要】：镁是世界上最丰富的矿产资源之一,地壳中储量极其丰富。镁合金具有密度低、塑性好、易加工成型和可回收再利用等优点,被誉为“21世纪绿色工程材料”。然而,镁合金耐蚀性差、硬度低等缺点制约了其性能优势的发挥。直流脉冲熔化极惰性气体保护焊(DC-PMIG)是一种较为成熟的加工方法,易在大规模工业生产中应用,采用该技术改善镁合金表面综合性能对扩展镁合金应用范围具有重要意义。以ER4043铝硅合金焊丝为熔覆材料,采用DC-PMIG在AZ91D镁合金表面制备Al-Si复合层。利用Simufact.welding软件模拟熔覆热过程,对不同热输入熔覆过程中的温度场进行数值模拟,在此基础上选择和优化熔覆热输入和工艺参数。结果表明:数值模拟方案1~3,即热输入为875-1281 J/cm之间,熔覆层与基体结合较好且稀释率较低。在数值模拟得到的热输入范围内进一步优化,设置不同工艺参数进行试验,得到不同热输入试样。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪观察并分析试样的组织形貌和物相组成,采用显微硬度计、电化学工作站测定试样的显微硬度和耐腐蚀性能。研究结果表明:不同热输入试样的表面成型效果及气孔率不同。熔覆层中的主要成分为α-Al固溶体、Al-Si共晶和Mg_2Si。基体和熔覆层之间存在过渡区,热输入大小直接影响过渡区的厚度。过渡区中存在多种金属间化合物,主要为Al_(12)Mg_(17),Al_3Mg_2和Mg_2Si。不同热输入试样的显微硬度与基体相比都得到了提高(50~70 HV_(0.1))。电化学腐蚀试验得到的极化曲线及数据分析可知,基体的自腐蚀电位为-1467mV,低于不同热输入下熔覆层的自腐蚀电位。随着热输入的增加,熔覆层的自腐蚀电流密度增大,耐蚀性能降低。得出结论:热输入在一定范围内,采用DC-PMIG方法可以在镁合金表面制备毫米级厚度且表面成型良好的Al-Si复合层。其中低热输入有利于减少气孔,减少过渡区厚度,降低熔覆层自腐蚀电流密度从而提高其耐蚀性。因此热输入为1062 J/cm,即电流59A,电压18V,移动速度10mm/s时,性能最佳。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4
【图文】：

[8]。图1.1 镁合金的应用领域Fig1.1 Application area of magnesium alloy当前，通常从两个途径提高镁合金耐腐蚀性能：一是通过改变材料种类、配比等方式优化镁合金的组成成分，从而提高镁合金的耐蚀性能[9, 10]；二是通过在镁合金表面添

图 1.2 脉冲电流示意图及其参数Fig1.2 The pulse current diagram and its parameters容及技术路线4043 铝硅合金焊丝为熔覆材料，采用直流脉冲熔化极惰 AZ91D 镁合金表面熔覆 Al-Si 复合层以提高 AZ91D 镁硬度、耐腐蚀性等），扩大镁合金应用范围。通过调整析不同热输入对熔覆层表面成型效果及综合使用性能的析其熔覆层和过渡区的显微组织形貌、物相组成及形成内容主要包括以下几方面： Simufact. welding 软件模拟 AZ91D 镁合金表面熔覆 Al电流、电压值调整不同热输入，研究不同热输入的熔覆

中北大学学位论文（5）通过显微硬度计与电化学工作站测试不同热输入试样表面熔覆层与基体的显微硬度值与耐腐蚀性能。（6）综合考虑表面成型效果、显微组织形貌、显微硬度值及耐腐蚀性能确定最佳热输入及工艺参数。本文的研究技术路线如图 1.3 所示：

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本文编号：2786414