镁合金表面处理工艺研究样本.doc

xx大学毕业设计（论文）开题报告课题名称镁合金表面解决工艺研究学院名称机械学院专业机械类班级学生姓名1、本项目目和意义镁及其合金是有色金属材料中最具备开发和应用发展前程金属材料。镁是一种轻质构造材料，质量为铝2／3，钢铁1／4。与钢、铝、塑料等工程材料相比，镁合金具备比强度和比钢度高，电磁屏蔽性能好，无磁性；无毒、可回收；极好切削加工性能，极高压铸生产率，尺寸收缩小，并且具备优良脱模性能，且加工成本低，尺寸稳定性高；具备超导和储氢性能；耐印痕性；良好低温性能和导热率高等长处；镁还具备良好导热、导电性、尺寸稳定性、电磁屏蔽性、机加工性能以及再循环运用性能；镁弹性模量低，约45GPa，减震性能好，适合于做承受激烈振动零件；镁合金压铸件比重小，比刚度大，锻造性能，机械加工性能和阻尼性能好。这些特性可使其成为汽车工业、航空工业及电子工业中首选构造材料，因而具备良好社会效益和经济效益。虽然镁合金具备以上诸多长处，并在许多领域具备广泛应用前景，但也存在某些限制其进一步应用因素，重要涉及如下三个方面:(1)镁及其合金晶体构造为密排六方构造，决定了镁及其合金塑性低，物理性能和力学性能均有明显方向性，在室温下变形只能沿晶格底面进行滑移，单一滑移系导致其压力加工变形能力低。(2)惯用AZ，AM系列镁合金普通使用温度为95°C~120°C，超过这一温度范畴，合金蠕变强度随着温度增长而大幅度下降，限制了它在耐热部件、如汽车发动机部件和传动机构等零部件方面应用。(3)限制镁合金广泛应用最大障碍是镁合金耐腐蚀性能较差。镁平衡电位为一2．37V，很容易发生氧化反映。镁在海水中稳定电位为一1．6一一1．5V。镁在空气中与氧可以形成一层很薄氧化膜，但氧化膜疏松、多孔，PB比为O．99<l[PB比即Pilling—Bed-worth原理：氧化膜具备保护性必要条件是，氧化形成金属氧化膜体积(VMO)比生成这些氧化膜所消化金属体积(VM)要大，即VMO：VM>1],不能形成有效稳定保护膜，导致镁合金腐蚀反映可以持续发展下去。镁合金耐蚀性差，是限制镁合金应用重要因素。2、国内外研究进展镁合金作为一种发展迅猛绿色环保合金材料，在世界各国对能源和环境保护日益注重背景下，成为当前国内外重新结识并积极开发一种新型环保材料，被以为是21世纪最具开发和应用潜力“绿色材料”。长期以来，由于镁价格偏高、镁合金熔液易于氧化燃烧和镁合金材料耐蚀性差等限制了其在民用工业大规模应用。进入20世纪90年代后，随着镁冶炼技术不断提高，镁及镁合金价格迅速下降，镁合金熔液保护技术更加成熟，高纯镁合金材料耐蚀性大幅度提高，以及人们对能源和环保高度注重，镁合金成为迅速崛起一种工程材料，用量每年以15％速率保持迅速增长，远远高于铝、铜、锌、镍和钢铁增长速度，这在近代工程金属材料应用中是前所未有。当前国内外有大量镁合金表面解决办法，某些办法已经在工业上得到小量商业应用，但大多数办法还处在摸索和改进阶段。重要分表面改性和表面涂层解决技术。2.1表面改性技术2.1.1电子束物理气相沉积（EB-PVD）电子束气相沉积是以电子束为热源涂层工艺，普通是在真空状态下，运用品有高能量密度电子束轰击靶材使之熔化、蒸发，并在基体上沉积形成涂层。该技术自1907年首项专利产生以来有了很大发展。在该工艺中为了使蒸发物分子到达基体前初动能但是多损失，以保证涂层质量均匀性，普通保持蒸发距不大于自由程，即蒸发粒子在到达基体过程中几乎不与其她粒子发生碰撞。电子束物理气相沉积应满足如下几点：第一，涂层沉积在真空状态下进行，有助于防止基体与涂层材料污染和氧化；第二，选取较好工艺参数，可以得到与蒸发材料成分相似和元素含量基本一致涂层；第三，冷却速度快、气相固化快。通过控制离子束参数和添加其她合金元素还可得到高结晶度、高强度合金表面。2.1.2化学转化膜解决镁合金表面会生成一层自然氧化膜，在pH值为11.5溶液中生成是Mg（OH）2膜，但这两种膜都起不到保护作用，这是由于所形成氧化膜体积与所消耗镁原子体积比为0.79。化学转化膜能提供比自然形成保护膜更好保护效果，更重要是，使表面膜从碱性转变为中性，使进一步涂装保护变得更容易。化学转化膜解决办法惯用有2类：一类以磷酸盐作成膜剂，另一类以铬酸盐作成膜剂。当前技术较成熟化学转化膜解决办法是铬酸盐解决，用以铬酐和重铬酸盐为重要成分水溶液进行化学解决获得保护膜。2.1.3阳极氧化阳极氧化是运用电解作用使金属表面形成氧化膜过程，是一种特殊化学转化膜。这种膜不但包括了合金元素氧化物，并且还包括了溶液中通过热分解并沉积到镁合金工件表面其她氧化物。阳极氧化工艺依照氧化解决液成分分为酸性和碱性氧化液。初期阳极氧化解决是用含铬化合物解决液，典型如初期DOW17、Cr22及日后HAE工艺、脉冲阳极氧化等进行镁阳极氧化