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文檔簡介
1、本文采用固態(tài)擴滲法對鎂及鎂合金進(jìn)行表面合金化改性處理,在鎂表面(擴滲劑為鋅粉)和鎂合金(ZM5)表面(擴滲劑為鋅、鋁混合粉)生成合金化滲層,探討固態(tài)擴滲合金層的形成機制以及溫度、時間等不同工藝條件之間的內(nèi)在聯(lián)系和影響規(guī)律,為鎂及鎂合金表面合金化改性處理的工藝參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。 實驗采用光學(xué)金相顯微鏡(OM)及掃描電鏡(SEM)觀察不同條件下擴滲層的顯微組織和形貌,通過能譜儀(EDS)和X射線衍射儀(XDS)分析其成分和結(jié)構(gòu)特征,
2、研究了不同工藝條件下擴滲過程中的合金化機制,在相應(yīng)的擴散數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析了擴滲溫度、時間對滲層成分、厚度及組織形貌的影響,并提出了鎂及鎂合金表面滲層均勻化的方法,為后續(xù)研究提供了方向。 研究結(jié)果表明:(1)隨不同的工藝條件(主要是擴滲溫度和保溫時間),所得滲層的化學(xué)成分、相結(jié)構(gòu)、組織形貌及厚度均發(fā)生相應(yīng)的變化,試樣表面滲層逐漸由單一的固溶體區(qū)發(fā)展成固溶體區(qū)+反應(yīng)相區(qū)。要得到最理想的滲層,擴滲溫度和時間都有一個最佳的范圍:鎂
3、表面擴滲鋅粉的最佳的擴滲溫度為400℃~420℃,最佳擴滲時間為8~12h;ZM5表面擴滲鋅鋁粉的最佳擴滲溫度為430℃~450℃,最佳擴滲時間為4h~12h。在最佳的擴滲溫度及時間范圍內(nèi),滲層均由連續(xù)的反應(yīng)相區(qū)和固溶體區(qū)共同組成;(2)滲層的形成過程大致都可分為以下幾個步驟:①滲劑的活性原子吸附于基體表面;②滲劑活性原子穿越接觸界面進(jìn)入基體表層形成具有一定寬度的固溶體區(qū);③隨著擴滲時間的延長,滲劑活性原子不斷向基體內(nèi)部擴散,當(dāng)滲劑元素
4、濃度達(dá)到一定值時,基體表面形成微量的不連續(xù)的金屬間化合物;④隨著擴散的進(jìn)一步進(jìn)行,金屬間化合物的數(shù)量越來越多,最終形成連續(xù)的金屬間化合物層,并向基體內(nèi)部長大;(3)在以上幾個步驟中,擴散是形成擴滲合金層的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著擴滲溫度的變化,體擴散和晶界擴散對擴滲過程的影響程度也發(fā)生相應(yīng)的變化:擴散溫度低時,擴散速度慢,晶界擴散的作用相對于體擴散更為明顯,擴散優(yōu)先沿晶界進(jìn)行;擴散溫度較高時,擴散速度快,晶界擴散的作用和體擴散的作用差別不明顯,擴
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