本文選題：Mg(l)/Al(s)復(fù)合 + 鋁合金的表面處理�。� 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：異種金屬的液固復(fù)合鑄造連接件的優(yōu)點是,能夠最大限度的利用各自的性能優(yōu)勢進(jìn)行分層復(fù)合而形成的雙金屬材料。這類材料能夠起到“物盡其用”的效果,又可獲得較高的經(jīng)濟適用價值,廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶等工業(yè)領(lǐng)域。鋁鎂雙金屬復(fù)合鑄件能夠?qū)㈡V合金的高比強度、高阻尼減震性、高導(dǎo)熱性、高靜電屏蔽性、高機械加工性和極低的密度與鋁的良好的機械強度、良好的耐蝕性能相結(jié)合起來。因此鋁鎂異種金屬材料的研發(fā)成為各國開發(fā)利用的新型材料。然而鎂鋁雙金屬液固復(fù)合的難點是,如何獲得能夠滿足使用性能要求的冶金結(jié)合界面。主要表現(xiàn)在一下兩個方面1)鎂、鋁都是極易氧化的金屬,在其表面會有一層致密的氧化膜阻止兩者進(jìn)行冶金結(jié)合2)由于兩種材料的相互溶解度很小,在冶金反應(yīng)區(qū)域形成大量的Al-Mg金屬間化合物,從而使連接界面變脆,很難獲得較高的力學(xué)性能。針對上述難點和問題,本文主要開展了以下工作：Mg/Al液固復(fù)合界面的潤濕性研究和Mg/Al液固復(fù)合界面凝固脆性相組織的控制。要想獲得良好的Mg/Al液固復(fù)合的潤濕性,必須要去除固相鋁合金襯底表面致密的氧化膜。本文采用以下兩種方式去除或破壞鋁合金表面的氧化膜,即“鋅酸鹽”工藝和微合金化破氧化膜法。1)“鋅酸鹽”工藝,此工藝能在去除固相鋁合金表面氧化膜的同時,在鋁襯底表面置換沉積一層Zn層,這可以避免鋁襯底的二次氧化。2)微合金化破壞氧化膜法,本文對Al-1%Sn, Al-0.8%Ga合金進(jìn)行電解拋光和陽極氧化處理,處理后的鋁合金襯底表面的氧化膜發(fā)生破裂呈現(xiàn)出很多細(xì)微孔洞,最終可導(dǎo)致氧化膜的破裂和分離。Mg/Al異種金屬的焊接在其界面處都不可避免脆性相的形成,本文采用以下兩種方式進(jìn)行控制或減少脆性相的形成。1)采用鍍Ni中間層阻止Mg-Al脆性相的形成,即在固相合金表面鍍一層5-6μm的Ni層,其作為中間屏障阻止Mg, Al元素間的相互擴散,從而減少脆性相的形成。2)采用含Si量較高的鋁合金與液相鎂合金進(jìn)行液固復(fù)合,在界面組織中會自發(fā)形成一層連續(xù)的Mg2Si層,其依附在固相鋁合金襯底上,猶如一條屏障阻止或減少Mg, Al元素的擴散。研究表明：經(jīng)過鋅酸鹽工藝能夠有效去除固相鋁合金襯底表面致密的氧化膜,沉積的Zn層能夠有效保護(hù)固相鋁合金襯底避免其二次氧化,提高與液相Mg的潤濕性。研究表明,經(jīng)過“電解拋光+陽氧化”處理后的Al-1%Sn,Al-0.8%Ga合金,其表面致密的氧化膜發(fā)生破裂,使得在膜/合金交界處形成細(xì)微的孔洞,孔洞擴展并和陽極氧化膜中擴展的“蜂窩”相連,最終導(dǎo)致氧化膜的破裂和分離,從而實現(xiàn)與液相Mg之間的冶金結(jié)合。而Ni作為中間層的AM60/6061雙金屬界面組織表明：在一定的復(fù)合參數(shù)下,Ni層能夠有效阻止Al-Mg脆性相的形成,取而代之的是Mg-Ni、Al-Ni金屬間化合物。界面處的相為Mg17Al12和δ(Mg)的共晶組織,Mg2Ni和Al3Ni。在AM60/A380雙金屬界面冶金區(qū)域,Si元素優(yōu)先Al元素和液相Mg反應(yīng)形成Mg2Si,析出的Mg2Si相與固相Al合金存在晶面共格關(guān)系,這使得析出的Mg2Si相沿著固體Al-Si合金表面形成一層連續(xù)的Mg2Si“阻擋層”,阻礙固相Al中的Al向Mg液中擴散,減少界面處Mg液中的Al含量,從而抑制界面處Mg液凝固后金屬間化合物脆性過渡層組織的產(chǎn)生。然而,連續(xù)的Mg2Si組織降低了Mg-Al雙金屬鑄件的力學(xué)性能,因此通過固溶處理球化帶狀的Mg2Si,球化后的Mg2Si組織在雙金屬界面起到固溶強化的作用,從而提高雙金屬的力學(xué)性能達(dá)到74MPa。
[Abstract]:The present invention has the advantages of high specific strength , high damping shock resistance , high thermal conductivity , high electrostatic shielding property , high mechanical workability and high mechanical strength of Mg / Al liquid - solid composite interface . Al - 1 % Sn , Al - 0.8 % Ga alloy is deposited on the surface of Al - 1 % Sn and Al - 0.8 % Ga to form a layer of Al - 1 % Sn , Al - 0.8 % Ga alloy . However , the mechanical properties of Mg - Al bimetal casting are reduced by solid solution treatment , so that the mechanical properties of the bimetal are improved to 74MPa .

【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG292

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本文編號：1775065