鎂合金等離子體基離子注入層結構與性能研究.pdf

1、本文用等離子體基離子注氮技術(N-PBII)對AZ31鎂合金進行了表面改性處理，并在部分注氮樣品上沉積 DLC膜。系統(tǒng)地研究了工藝參數(shù)對表面改性層成分、結構、納米硬度、摩擦磨損以及腐蝕性能的影響。
　　利用X射線光電子能譜(XPS)研究了注氮層中元素的深度分布和化學結構；利用Raman光譜分析了DLC膜的結構；采用小掠射角 X射線衍射技術（GXRD）和透射電子顯微鏡(TEM)綜合分析了注氮層的微觀結構；以原子力顯微鏡(AFM)分析

2、和觀察了表面改性層的表面形貌和粗糙度。采用球盤式摩擦磨損試驗機測試了注入后樣品的摩擦學性能；利用力學性能顯微探針測量了改性層的納米硬度、彈性模量隨壓入深度的變化，并測量了磨痕輪廓；使用恒電位儀研究了注入后樣品在3％的NaCl溶液中的電化學腐蝕行為；在掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察了磨痕形貌和腐蝕形貌。
　　研究結果表明，處理后樣品的表面粗糙度高于基體樣品，并隨著注入劑量的增加而增加。注氮后樣品外層主要是由MgO和Mg(OH)2組成

3、，在外層和基體金屬之間的過渡層由MgO、Mg3N2、Mg和少量的固溶氮組成，隨著深度的增加MgO含量減少而Mg含量增加。Mg3N2和MgO相是以納米級的顆粒彌散分布在非晶組織中。注入后樣品的硬度均有所增加。注氮樣品經(jīng)沉積DLC膜后硬度明顯提高，其硬度最高值約為基體的4倍。注氮樣品在大氣環(huán)境、對淬火回火GCr15鋼球的摩擦系數(shù)明顯低于基體，約為0.3～0.4左右，在相同條件下沉積DLC膜后的摩擦系數(shù)在0.1～0.2左右，在摩擦磨損轉數(shù)為1