【摘要】：本文在研究強流脈沖電子束(HCPEB)輻照次數(shù)對重熔層組織形貌、硬度和耐蝕性能的影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,對HCPEB輻照AZ91進行脈沖電化學(xué)沉積鈣磷涂層,研究了HCPEB輻照對AZ91表面鈣磷涂層形貌的影響規(guī)律,并闡明其形成動力學(xué)過程。揭示了HCPEB輻照對AZ91表面脈沖電沉積鈣磷涂層的耐腐蝕性能的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明,在脈沖電流周期為1 s的條件下,當占空比為0.05、0.10、0.15、0.20時,隨著占空比的增加,垂直于AZ91合金表面的針狀羥基磷灰石(HAP,Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2)中出現(xiàn)片狀二水磷酸氫鈣(DCPD,CaHPO_4·2H2_O)。在脈沖電流占空比為0.10的條件下,當周期為0.1 s、1 s和10 s時,隨著脈沖周期的增加,垂直于AZ91合金表面的針狀HAP鈣磷涂層中現(xiàn)片狀DCPD。電化學(xué)腐蝕與浸泡實驗結(jié)果表明,AZ91合金脈沖電沉積鈣磷涂層之后,耐蝕性能顯著提高。其中,脈沖電流周期為1 s,占空比為0.10時,得到的針狀純HAP涂層,致密度最高,孔洞最少,且粒徑最細,在SBF溶液中耐蝕性能最好。AZ91合金經(jīng)能量密度為6 J/cm~2的HCPEB輻照之后,出現(xiàn)大量密集的球狀結(jié)構(gòu)、褶皺狀結(jié)構(gòu)以及熔坑,粗糙度提高,AZ91合金的硬度由65.6 HV提高至75.0 HV。隨著HCPEB輻照次數(shù)變多,AZ91合金的重熔層逐漸變厚,粗糙度逐漸下降,α-mg中固溶的al元素逐漸增多,成為過飽和固溶體。hcpeb輻照3次、5次、10次之后,腐蝕電流降低了一個數(shù)量級,耐蝕性能得到有效提高。當輻照次數(shù)超過10次時,α-mg中固溶的al元素開始減少,析出Mg_(17)Al_(12)相,使電偶腐蝕反應(yīng)加劇,AZ91合金的耐蝕性能下降。AZ91合金經(jīng)過輻照之后,表面粗糙度最大,表面積變大,這就使得單位面積通過的電流降低,在其表面電沉積鈣磷涂層的形核生長行為發(fā)生變化。AZ91合金經(jīng)過輻照3次之后,粗糙度最大,沉積得到hap和片狀dcpd。AZ91合金經(jīng)過輻照5次、10次之后,表面粗糙度變小,沉積得到的鈣磷涂層中只含有針狀hap。AZ91合金是否經(jīng)過hcpeb輻照,對鈣磷涂層的沉積生長過程有大影響。沉積時間由1min增加到30min的階段內(nèi),未輻照AZ91合金表面的hap鈣磷涂層形貌從條狀變?yōu)獒槧?經(jīng)過5次輻照的AZ91合金表面,hap鈣磷涂層形貌從顆粒狀變?yōu)榫W(wǎng)狀,然后變?yōu)槠瑺?最后變?yōu)獒槧睢ｋ娀瘜W(xué)腐蝕與浸泡實驗結(jié)果表明:與AZ91合金直接脈沖電沉積鈣磷涂層相比,AZ91合金經(jīng)過輻照之后進行脈沖電沉積鈣磷涂層,在鈣磷涂層和重熔層的雙重保護下,耐蝕性能得到有效提高。其中,AZ91合金經(jīng)過輻照5次之后進行脈沖電沉積鈣磷涂層試樣在sbf溶液中浸泡14天之后涂層結(jié)構(gòu)保持完整,析氫量是AZ91合金的12.10%,sbf溶液的ph值穩(wěn)定在7.57左右,耐蝕性能最佳。
[Abstract]:On the basis of studying the effect of high current pulsed electron beam (HCPEB) irradiation times on the microstructure, hardness and corrosion resistance of the remelted layer, HCPEB irradiated AZ91 was deposited by pulse electrochemical deposition of calcium and phosphorus coating. The effect of HCPEB irradiation on the morphology of calcium and phosphorus coating on AZ91 surface was studied and the kinetic process of its formation was elucidated. The effect of HCPEB irradiation on the corrosion resistance of calcium phosphate coating deposited by pulsed electrodeposition on AZ91 surface was revealed. The experimental results show that when the pulse current period is 1 s, when the duty cycle is 0.05 ~ 0.100.100.15g / 0.20, with the increase of duty cycle, the HAP,Ca_ _ (10) (PO_4) _ 6 (OH) _ 2 (HAP,Ca_ _ (10) (PO_4) _ 6 (OH) _ 2) appears in the HAP,Ca_ _ (10) (PO_4) _ 6 (OH) _ 2. When the pulse current duty cycle is 0.10, when the period is 0.1 s ~ (-1) s and 10 s, with the increase of pulse period, the sheet DCPD. is present in the acicular HAP calcium phosphorus coating perpendicular to the surface of AZ91 alloy. The results of electrochemical corrosion and immersion test showed that the corrosion resistance of AZ91 alloy was improved after pulse electrodeposition. When the pulse current period is 1 s and the duty cycle is 0.10, the acicular pure HAP coating has the highest density, the smallest pore size and the finest particle size. The best corrosion resistance of .AZ91 alloy in SBF solution is irradiated by HCPEB with energy density of 6 J/cm~2. There were a large number of dense spherical structures, fold structures and melting pits. The hardness of AZ91 alloy increased from 65. 6 HV to 75. 0 HV. the roughness of AZ91 alloy was increased from 65. 6 HV to 75. 0 HV.. With the increase of HCPEB irradiation times, the remelting layer of AZ91 alloy becomes thicker, the roughness decreases gradually, and the solid solution element al in 偽 -mg increases gradually. The corrosion current decreases by one order of magnitude after being irradiated as a supersaturated solid solution for 3 times and 5 times for 10 times. The corrosion resistance is improved effectively. When irradiation times were more than 10 times, the al element in 偽 -mg solution began to decrease, and Mg_ (17) Al_ (12) phase was precipitated. The corrosion resistance of AZ91 alloy was aggravated by galvanic corrosion reaction. After irradiation, the surface roughness and surface area of AZ91 alloy became the largest and the surface area became larger. As a result, the current passing through the unit area is reduced, and the nucleation and growth behavior of the electrodeposition of calcium and phosphorus coating on the surface of the alloy is changed. After three times of irradiation, the roughness of AZ91 alloy is the largest. The surface roughness of hap and dcpd.AZ91 alloy was reduced after 5 times and 10 times of irradiation. The deposition of calcium and phosphorus coating contained only needle-like hap.AZ91 alloy irradiated by hcpeb, which had a great influence on the deposition and growth process of calcium phosphorus coating. When the deposition time was increased from 1min to 30min, the morphology of hap Ca P coating on unirradiated AZ91 alloy changed from stripe to needle, and after 5 times irradiation, the morphology of hap Ca P coating on AZ91 alloy changed from granular to reticular, then to flake. It turned into a needle. The results of electrochemical corrosion and immersion experiments showed that compared with the direct pulse electrodeposition of calcium and phosphorus coating on AZ91 alloy, the electrodeposition of calcium phosphorus coating was carried out under the double protection of calcium phosphorus coating and remelting layer. The corrosion resistance is improved effectively. After 5 times of irradiation, the coating structure of Ca- AZ91 alloy deposited by pulse electrodeposition in sbf solution for 14 days remained intact, and the hydrogen evolution rate was about 7.57 for the ph value of AZ91 alloy 12.10 / sbf solution, and the corrosion resistance was the best.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2246696