鎂及鎂合金表面固態(tài)擴(kuò)滲合金化的機(jī)理研究.pdf

1、本文采用固態(tài)擴(kuò)滲法對(duì)鎂及鎂合金進(jìn)行表面合金化改性處理，在鎂表面(擴(kuò)滲劑為鋅粉)和鎂合金(ZM5)表面(擴(kuò)滲劑為鋅、鋁混合粉)生成合金化滲層，探討固態(tài)擴(kuò)滲合金層的形成機(jī)制以及溫度、時(shí)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(shí)驗(yàn)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(kuò)滲層的顯微組織和形貌，通過(guò)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(kuò)滲過(guò)程中的合金化機(jī)制，在相應(yīng)的擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了擴(kuò)滲溫度、時(shí)間對(duì)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(kuò)滲溫度和保溫時(shí)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(kuò)滲溫度和時(shí)間都有一個(gè)最佳的范圍：鎂

3、表面擴(kuò)滲鋅粉的最佳的擴(kuò)滲溫度為400℃～420℃，最佳擴(kuò)滲時(shí)間為8～12h；ZM5表面擴(kuò)滲鋅鋁粉的最佳擴(kuò)滲溫度為430℃～450℃，最佳擴(kuò)滲時(shí)間為4h～12h。在最佳的擴(kuò)滲溫度及時(shí)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(guò)程大致都可分為以下幾個(gè)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(kuò)滲時(shí)間的延長(zhǎng)，滲劑活性原子不斷向基體內(nèi)部擴(kuò)散，當(dāng)滲劑元素

4、濃度達(dá)到一定值時(shí)，基體表面形成微量的不連續(xù)的金屬間化合物；④隨著擴(kuò)散的進(jìn)一步進(jìn)行，金屬間化合物的數(shù)量越來(lái)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(zhǎng)大；(3)在以上幾個(gè)步驟中，擴(kuò)散是形成擴(kuò)滲合金層的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著擴(kuò)滲溫度的變化，體擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散對(duì)擴(kuò)滲過(guò)程的影響程度也發(fā)生相應(yīng)的變化：擴(kuò)散溫度低時(shí)，擴(kuò)散速度慢，晶界擴(kuò)散的作用相對(duì)于體擴(kuò)散更為明顯，擴(kuò)散優(yōu)先沿晶界進(jìn)行；擴(kuò)散溫度較高時(shí)，擴(kuò)散速度快，晶界擴(kuò)散的作用和體擴(kuò)散的作用差別不明顯，擴(kuò)