AZ31B镁合金表面预置SiC悬浮液超声冲击强化研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuwenhuaji11987
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镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”,因其具有比重小、比强度高、比刚度高、良好的电磁屏性能及优良的生物相容性等优点,在将来势必会得到更广泛的应用。本课题研究的AZ31B镁合金是在镁合金中应用最广泛的一种,但其具有硬度低、耐腐蚀性差、耐磨性差等缺点,改善这些缺点正是本课题研究的目的和意义所在。近些年来,研究者们致力于开发有效的表面处理技术来改善镁合金的表面性能,比如化学转化、物理气相沉积、离子注入、表面熔覆等等。然而,许多表面处理技术上要么对实验条件有苛刻的要求,要么在基体和材料组合方面受到诸多限制,这严重阻碍了其在现实中的实际应用。超声冲击技术本质是表面自纳米化工艺的一种,只需在自然大气下进行操作,能耗低,无污染,并且克服了上述传统表面处理技术的缺点,具有很高的实际应用价值。近些年来,超声冲击技术首先应用在焊缝表面,目的是提高焊接头的抗疲劳性能和焊缝接头处的抗应力腐蚀性能,消除焊趾处的微裂纹和焊渣缺陷。此外,也有诸多研究者将其应用在改善表面性能方面。本文以AZ31B为研究对象,在其表面预涂SiC乙醇悬浮液后进行超声冲击,经过预涂和处理后,获得了强化的AZ31B镁合金。对强化后的试样进行了微观表征、机理分析及表面性能测试,具体研究内容及结论如下:(1)对不同工艺参数下的试样在金相显微镜、SEM、EDS、XRD下进行了检测分析,结果表明:强化后的镁合金在表面获得了一定深度的纳米细化层,并且不同工艺参数下试样的纳米细化层深度有差别,晶粒的细化归因于晶粒的破碎和孪晶与孪晶之间的相互交割;不同工艺参数下试样的表面形貌、SiC形态及覆盖率有着差异;强化后的镁合金除了基体相和引入的SiC增强相外,并没有发生其它的相变;对SiC颗粒在基体上的作用机理作了总结分析。(2)运用显微硬度计、粗糙度测试仪、残余应力仪、电化学工作站及浸泡实验等测试方法,对不同工艺参数下的试样进行了测试,探究了各表面性能随工艺参数的变化规律,结果表明:强化后试样表面显微硬度最高到达240 HV,比基体提高了两倍多;涂覆纳米级SiC强化后的试样表面粗糙度Ra比基体要低;当工艺参数在超声功率90 W、冲击10道次、涂覆粒径为500 nm SiC时,强化后的镁合金腐蚀电位出现了明显的正移,腐蚀电流密度也降低了一个数量级;强化后的镁合金在表层获得了一定的残余压应力。(3)运用Matlab软件建立了超声冲击工艺参数与表面性能之间的BP神经网络模型。通过对神经网络结构的设计和调试,最终得到了泛化能力良好的神经网络预测模型,能够实现较为精准的预测,为后续的优化参数提供了数据参考,具有指导性的意义。
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