论文部分内容阅读
在服役环境下，材料的疲劳、腐蚀、磨损对其表面结构和性能极其敏感，表面机械研磨处理(Surface Mechanical Attrition Treatmen, SMAT)技术不仅可以在材料表面制备出无污染、无缺陷及体致密的纳米结构层，而且避免了纳米层与基体的结合界面。利用SMAT对金属型和半固态成形AZ91D镁合金进行了表面纳米化处理，通过OM、XRD、CHI600C电化学工作站、HX-1000TM显微硬度计分析了喷丸效果与喷丸时间、距离和弹丸直径、含量各参数之间的关系，以及固溶处理对喷丸效果的影响。实验结果表明，SMAT可在半固态成形AZ91D镁合金表面得到一定深度的剧烈塑性变形层，表层晶粒尺寸达到了纳米级，并从最表面到基体形成了一个梯度结构。随喷丸时间的延长，剧烈变形层的厚度逐渐增大，到120min后趋于稳定；随喷丸距离的增大，喷丸相同时间(120min)后剧烈变形层的厚度呈先增大后减小的趋势，喷丸距离为13mm时最大。剧烈变形层的厚度随弹丸直径的增大而先增大后减小，弹丸直径为8mm时最大约为53μm；弹丸含量也有相似的变化趋势，弹丸含量为100%时最大，最表层的纳米晶达到20nm左右。对不同工艺参数SMAT后试样的组织观察和性能测试得到以下结论：1. SMAT只改变了半固态成形AZ91D镁合金的二次凝固组织，对初生α相的颗粒组织几乎没有影响。2.半固态成形和金属型AZ91D镁合金经完全固溶处理再进行SAMT后，试样的表层塑性变形区域变得更显著；沿试样厚度方向，组织呈梯度变化；金属型SMAT试样最表层变形层厚度大约有40μm，半固态成形SMAT试样最表层变形层厚度大约有50~60μm。3.部分固溶和完全固溶处理使半固态成形AZ91D镁合金SAMT试样表面显微硬度略有降低，而对金属型AZ91D镁合金的影响不大。4. AZ91D镁合金经SMAT后表面硬度明显提高，沿厚度方向逐渐减小至基体硬度；采用不同工艺参数，试样的表面硬度的提高幅度不同；半固态成形镁合金在最佳工艺参数下，硬度提高了36.7Hv，金属型的提高了49.34Hv。5.在3.5wt% NaCl水溶液中，对于半固态成形AZ91D镁合金SMAT试样，耐蚀性除弹丸含量为80%外都有不同程度的降低；对于金属型AZ91D镁合金SMAT试样，只有弹丸直径为10mm的耐蚀性提高了。6.半固态成形AZ91D镁合金在300℃退火处理2h后，试样表面晶粒尺寸和硬度都有良好的稳定性。