本文關鍵詞：梯度多孔Mg-Zn合金的制備及其表面改性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文采用粉末冶金法以碳酸氫銨為造孔劑,Mg粉和Zn粉為原料,制備了梯度多孔Mg-Zn合金。研究了造孔劑分布、Mg粉粒度、壓制壓力、燒結溫度以及Zn含量對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙特性、燒結收縮率、抗壓強度和顯微硬度的影響。對梯度多孔Mg-Zn合金的抗壓行為進行了有限元模擬分析。觀察了不同Zn含量的梯度多孔Mg-Zn合金孔壁的顯微組織并分析了其物相組成。研究了Zn元素的添加對梯度多孔Mg-Zn合金耐腐蝕性能的影響。在硅酸鈉系電解液中對燒結后的梯度多孔Mg-Zn合金進行了微弧氧化表面改性處理,研究了造孔劑分布、氧化電流密度、氧化時間以及Zn含量對微弧氧化過程中的電壓值、氧化膜層的顯微組織和厚度的影響,分析了微弧氧化膜層的物相組成并測試了膜層的耐腐蝕性能。研究結果表明:隨著中間層造孔劑含量的增加,梯度多孔Mg-Zn合金的孔隙度增加,燒結收縮率降低;隨著Mg粉目數(shù)、壓制壓力、燒結溫度或Zn含量增加,燒結產物孔隙度降低,燒結收縮率升高。隨著Zn含量的增加,梯度多孔Mg-Zn合金的抗壓強度先增加而后降低。當造孔劑分布為20wt%-10wt%-20wt%,燒結溫度為600℃,壓制壓力為80MPa,Zn含量為3wt%時,燒結產物的橫向抗壓強度為30.8MPa,彈性模量為1.14GPa;縱向抗壓強度為41.2MPa,彈性模量為1.71GPa。通過ANSYS模擬分析得出了在橫向壓縮和縱向壓縮兩種方式下梯度多孔Mg-Zn合金的變形特點和剪切應力場分布。SEM分析表明在梯度多孔Mg基體中加入Zn元素后,孔壁的晶粒細化,致密度增加。XRD和EDS分析表明Zn含量為3wt%的梯度多孔Mg-Zn合金由單相α-Mg固溶體組成。當Zn含量為4wt%時,合金由α-Mg和MgZn2兩相組成。耐腐蝕性分析表明,在梯度多孔Mg基體中加入Zn元素后,梯度多孔Mg-Zn合金的耐腐蝕性增加。隨著中間層造孔劑含量的增加,初始電壓V1、擊穿電壓V2和穩(wěn)定電壓V3都隨之增加;隨著氧化電流密度和氧化時間的增加,初始電壓V1、擊穿電壓V2和穩(wěn)定電壓V3都隨之增加,并且表面氧化膜層的厚度也隨之增加;隨著Zn含量的增加,初始電壓V1、擊穿電壓V2和穩(wěn)定電壓V3均先減小而后略有上升,表面氧化膜厚度先減小而后增加。梯度多孔Mg-3Zn合金經9.5A/dm2氧化電流密度微弧氧化處理2min后,表面形成的氧化膜質量最好,孔隙均勻分布,膜層厚度為47.5μm。XRD和EDS分析表明微弧氧化處理后試樣表面膜層由MgO和Mg2SiO4兩相組成。耐腐蝕性能測試表明未經微弧氧化處理的梯度多孔Mg失重比較明顯,析氫量較大,溶液pH值變化較快。梯度多孔Mg-Zn合金經微弧氧化處理后失重和析氫量均比未經微弧氧化樣品少,同時溶液pH值變化較慢,這說明微弧氧化后梯度多孔Mg-Zn合金的耐腐蝕性能有所提高,其中梯度多孔Mg-3Zn合金的耐腐蝕性能最佳。
【關鍵詞】：粉末冶金 梯度多孔Mg-Zn合金 孔隙特性 微弧氧化 力學性能 耐蝕性
【學位授予單位】：遼寧工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF125;TG178
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 鎂及鎂合金的特性10-12
• 1.3 醫(yī)用多孔鎂及鎂合金的特性12-13
• 1.4 醫(yī)用多孔鎂及鎂合金的制備工藝13-18
• 1.4.1 真空滲流鑄造法13-14
• 1.4.2 熔模鑄造法14-15
• 1.4.3 定向凝固法15-16
• 1.4.4 粉末冶金法16-18
• 1.5 醫(yī)用多孔鎂及鎂合金的應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景18
• 1.6 醫(yī)用多孔鎂及鎂合金表面改性研究18-21
• 1.6.1 稀土轉化膜法18-19
• 1.6.2 等離子噴涂法19-20
• 1.6.3 仿生礦化法20
• 1.6.4 陽極氧化及微弧氧化法20-21
• 1.7 微弧氧化簡介21-23
• 1.7.1 微弧氧化工藝的特點21-22
• 1.7.2 微弧氧化工藝的發(fā)展歷程22
• 1.7.3 微弧氧化工藝存在的問題及發(fā)展方向22-23
• 1.8 本課題研究內容與意義23-24
• 2 實驗內容與方法24-32
• 2.1 實驗材料與設備24-25
• 2.2 實驗方法25-28
• 2.2.1 梯度多孔Mg-Zn合金的制備25-27
• 2.2.2 梯度多孔Mg-Zn合金的微弧氧化表面改性處理27-28
• 2.3 性能測試28-32
• 2.3.1 孔隙度的測量28
• 2.3.2 燒結收縮率的測量28
• 2.3.3 X射線衍射分析28-29
• 2.3.4 顯微組織觀察及能譜分析29
• 2.3.5 壓縮性能測試29
• 2.3.6 顯微硬度測試29
• 2.3.7 氧化膜層厚度測量29
• 2.3.8 氧化膜層耐腐蝕性能測試29-32
• 3 實驗結果與分析32-62
• 3.1 孔隙度和燒結收縮率分析32-35
• 3.1.1 造孔劑含量對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和燒結收縮率的影響32
• 3.1.2 Mg粉粒度對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和燒結收縮率的影響32-33
• 3.1.3 壓制壓力對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和燒結收縮率的影響33
• 3.1.4 燒結溫度對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和燒結收縮率的影響33-34
• 3.1.5 Zn含量對梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和燒結收縮率的影響34-35
• 3.2 顯微組織觀察35-37
• 3.3 物相分析37-38
• 3.4 壓縮性能分析38-42
• 3.4.1 梯度多孔Mg-Zn合金壓縮應力-應變曲線38-39
• 3.4.2 造孔劑含量對梯度多孔Mg-Zn合金壓縮性能的影響39-40
• 3.4.3 Zn含量對梯度多孔Mg-Zn合金壓縮性能的影響40-41
• 3.4.4 燒結溫度對梯度多孔Mg-Zn合金壓縮性能的影響41-42
• 3.5 梯度多孔Mg-Zn合金ANSYS有限元模型建立與分析42-47
• 3.5.1 梯度多孔模型孔隙結構的建立42
• 3.5.2 梯度多孔結構模型壓縮后的變形特點分析42-44
• 3.5.3 梯度多孔結構模型受壓時裂紋產生與擴展機理分析44-47
• 3.6 顯微硬度測試47
• 3.7 Zn含量對梯度多孔Mg-Zn合金耐腐蝕性能的影響47-49
• 3.8 梯度多孔Mg-Zn合金微弧氧化改性研究49-62
• 3.8.1 梯度多孔Mg-Zn合金微弧氧化過程中的電壓-時間曲線分析49-51
• 3.8.2 梯度多孔Mg-Zn合金微弧氧化膜層特性分析51-57
• 3.8.3 梯度多孔Mg-Zn合金微弧氧化膜層物相組成分析57-58
• 3.8.4 梯度多孔Mg-Zn合金微弧氧化機理分析58
• 3.8.5 微弧氧化前后梯度多孔Mg-Zn合金耐腐蝕性能研究58-62
• 4 結論62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66

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本文編號：277399